Tranzistorji - osnove, vrste in načini nastavitve

Uvod v tranzistor:

Prej je bila kritična in pomembna komponenta elektronske naprave vakuumska cev, ki je bila nekoč elektronska cev nadzor električnega toka . Vakuumske cevi so delovale, vendar so obsežne, zahtevajo višje obratovalne napetosti, veliko porabo energije, manjšo učinkovitost in v uporabi se porabijo katodni materiali, ki oddajajo elektrone. Torej, to se je končalo kot vročina, ki je skrajšala življenjsko dobo same cevi. Da bi rešili te težave, so John Bardeen, Walter Brattain in William Shockley izumili tranzistor v laboratoriju Bell Labs leta 1947. Ta nova naprava je bila veliko bolj elegantna rešitev za premagovanje številnih temeljnih omejitev vakuumskih cevi.

Tranzistor je polprevodniška naprava, ki lahko prevaja in izolira. Tranzistor lahko deluje kot stikalo in ojačevalnik. Zvočne valove pretvori v elektronske valove in upore ter nadzoruje elektronski tok. Tranzistorji imajo zelo dolgo življenjsko dobo, manjši so, za večjo varnost lahko delujejo na napajalnike z nižjo napetostjo in ne zahtevajo toka žarilne nitke. Prvi tranzistor je bil izdelan iz germanija. Tranzistor opravlja enako funkcijo kot trioda vakuumske cevi, vendar uporablja polprevodniške spoje namesto ogrevanih elektrod v vakuumski komori. Je temeljni gradnik sodobnih elektronskih naprav, ki ga najdemo povsod v sodobnih elektronskih sistemih.

Osnove tranzistorjev:

Tranzistor je naprava s tremi priključki. In sicer

• Osnova: Ta je odgovoren za aktiviranje tranzistorja.
• Zbiratelj: To je pozitivna prednost.
• Oddajnik: To je negativni potencial.

Osnovna ideja tranzistorja je, da vam omogoča nadzor pretoka toka skozi en kanal s spreminjanjem jakosti precej manjšega toka, ki teče skozi drugi kanal.

Vrste tranzistorjev:

Obstajata dve vrsti tranzistorjev, to so bipolarni tranzistorji (BJT), tranzistorji s poljskim učinkom (FET). Majhen tok teče med dnom in oddajnikom. Osnovni terminal lahko nadzoruje večji tok toka med kolektorjem in terminali oddajnika. Za tranzistor s poljskim učinkom ima tudi tri terminale, to so vrata, vir in odtok, napetost na vratih pa lahko nadzoruje tok med virom in odtokom. Preprosta diagrama BJT in FET sta prikazana na spodnji sliki:

Bipolarni križni tranzistor (BJT)

Tranzistorji s poljskim učinkom (FET)

Kot lahko vidite, so tranzistorji različnih velikosti in oblik. Vsem tem tranzistorjem je skupno to, da imajo vsak po tri vodnike.

• Bipolarni križni tranzistor:

Bipolarni križni tranzistor (BJT) ima tri terminale, povezane s tremi dopiranimi polprevodniškimi območji. Na voljo je z dvema vrstama, P-N-P in N-P-N.

Tranzistor P-N-P, ki je sestavljen iz plasti polprevodnika, dopiranega z N, med dvema plastema materiala, dopiranega s P. Osnovni tok, ki vstopa v kolektor, se na njegovem izhodu ojača.

Takrat je PNP tranzistor vklopljen, ko je njegova osnova povlečena nizko glede na oddajnik. Puščice tranzistorja PNP simbolizirajo smer toka toka, ko je naprava v aktivnem načinu posredovanja.

Tranzistor N-P-N, ki vsebuje plast polprevodnika, dopiranega s P, med dvema plastema materiala, dopiranega z N. Z ojačevanjem toka osnove dobimo visok kolektorski in oddajniški tok.

Takrat je NPN tranzistor vklopljen, ko je njegova osnova nizko glede na oddajnik. Ko je tranzistor v stanju ON, je tok med kolektorjem in oddajnikom tranzistorja. Na podlagi manjšinskih nosilcev v regiji P-tipa se elektroni premikajo od oddajnika do kolektorja. Zaradi tega omogoča večji tok in hitrejše delovanje, zato je danes večina bipolarnih tranzistorjev NPN.

• Tranzistor s poljskim učinkom (FET):

Tranzistor s poljskim učinkom je unipolarni tranzistor, za prevodnost se uporablja N-kanalni FET ali P-kanalni FET. Trije terminali FET so vir, zapor in odtok. Osnovni n-kanalni in p-kanalni FET so prikazani zgoraj. Za n-kanalni FET je naprava izdelana iz materiala n-tipa. Med izvorom in odtokom material takratnega tipa deluje kot upor.

Ta tranzistor nadzoruje pozitivne in negativne nosilce v zvezi z luknjami ali elektroni. FET kanal nastane s premikanjem pozitivnih in negativnih nosilcev naboja. Kanal FET, ki je izdelan iz silicija.

Obstaja veliko vrst FET-jev, MOSFET-jev, JFET-jev, itd. FET-ove aplikacije so v tiho ojačevalniku, medpomnilnem ojačevalniku in analognem stikalu.

Bipolar Junction Transistor Biasing

Tranzistorji so najpomembnejše polprevodniške aktivne naprave, ki so bistvene za skoraj vsa vezja. Uporabljajo se kot elektronska stikala, ojačevalniki itd. V vezjih. Tranzistorji so lahko NPN, PNP, FET, JFET itd., Ki imajo različne funkcije v elektronskih vezjih. Za pravilno delovanje vezja je treba tranzistor prilagoditi z uporovnimi omrežji. Delovna točka je točka na izhodnih značilnostih, ki prikazuje napetost kolektor-oddajnik in tok kolektorja brez vhodnega signala. Operacijska točka je znana tudi kot pristranskost ali točka Q (mirujoča točka).

Nagibanje se uporablja za zagotavljanje uporov, kondenzatorjev ali napajalne napetosti itd., Da se zagotovijo ustrezne delovne značilnosti tranzistorjev. DC pristranskost se uporablja za pridobivanje enosmernega toka kolektorja pri določeni napetosti kolektorja. Vrednost te napetosti in toka sta izražena v Q-točki. V konfiguraciji tranzistorskega ojačevalnika je IC (max) največji tok, ki lahko teče skozi tranzistor, VCE (max) pa največja napetost, ki se uporablja na napravi. Za delovanje tranzistorja kot ojačevalnika mora biti na kolektor priključen obremenitveni upor RC. Prednapetost nastavi enosmerno napetost in tok na pravilno raven, tako da lahko tranzistor pravilno ojača vhodni signal AC. Pravilna pristranska točka je nekje med popolnoma vklopljenim ali popolnoma izklopljenim stanjem tranzistorja. Ta osrednja točka je Q-točka in če je tranzistor pravilno nastavljen, bo Q-točka osrednja delovna točka tranzistorja. To pomaga, da se izhodni tok povečuje in zmanjšuje, ko se vhodni signal niha skozi celoten cikel.

Za nastavitev pravilne Q-točke tranzistorja se z zbiralnim uporom nastavi kolektorski tok na konstantno in stalno vrednost brez kakršnega koli signala v njegovi osnovi. Ta enakomerna delovna točka enosmernega toka je nastavljena z vrednostjo napajalne napetosti in vrednostjo osnovnega uporovnega upora. Osnovni uporovni upori se uporabljajo v vseh treh konfiguracijah tranzistorjev, kot so konfiguracije skupne baze, skupnega kolektorja in skupnega oddajnika.

Načini pristranskosti:

Sledijo različni načini pristranskosti osnove tranzistorja:

1. Trenutna pristranskost:

Kot je prikazano na sliki 1, se za uravnavanje osnovne pristranskosti uporabljata dva upora RC in RB. Ti upori vzpostavijo začetno delovno območje tranzistorja s fiksno napetostjo.

Tranzistorski predsmerki s pozitivno osnovno napetostjo prednapetosti skozi RB. Padec napetosti prednjega osnovnega oddajnika je 0,7 volta. Zato je tok skozi RB I_B= (V_DC- V_BODI) / JAZ_B

2. Odklon povratne informacije:

Slika 2 prikazuje preusmeritev tranzistorja z uporabo povratnega upora. Osnova pristranskosti se pridobi iz napetosti kolektorja. Povratne informacije kolektorja zagotavljajo, da je tranzistor v aktivni regiji vedno pristranski. Ko se kolektorski tok poveča, napetost na kolektorju pade. To zmanjša osnovni pogon, ki posledično zmanjša kolektorski tok. Ta konfiguracija povratnih informacij je idealna za zasnovo tranzistorskih ojačevalnikov.

3. Dvojna pristranskost:

Na sliki 3 je prikazano, kako se pristranskost doseže z dvojnimi povratnimi upori.

Z uporabo dveh uporov RB1 in RB2 povečamo stabilnost glede sprememb Beta s povečanjem toka toka skozi osnovne uporovne upore. V tej konfiguraciji je tok v RB1 enak 10% kolektorskega toka.

4. Napetostno ločevanje:

Slika 4 prikazuje napetost delilnika napetosti, pri kateri sta dva upora RB1 in RB2 priključena na dno tranzistorja, ki tvorita omrežje napetostnega delilnika. Tranzistor dobi pristranskost zaradi padca napetosti na RB2. Tovrstna pristranska konfiguracija se pogosto uporablja v ojačevalnih vezjih.

5. Dvostransko pristranskost:

Slika 5 prikazuje dvojne povratne informacije za stabilizacijo. Za izboljšanje stabilizacije z nadzorom kolektorskega toka uporablja povratne informacije o oddajniku in kolektorju. Izbrati je treba vrednosti upora, da nastavite padec napetosti na emiterskem uporu 10% napajalne napetosti in tok skozi RB1, 10% kolektorskega toka.

Prednosti tranzistorja:

1. Manjša mehanska občutljivost.
2. Nižji stroški in manjša velikost, zlasti v vezjih z majhnim signalom.
3. Nizke obratovalne napetosti za večjo varnost, nižje stroške in manjše razdalje.
4. Izredno dolgo življenje.
5. Brez katodnega grelnika ni porabe energije.
6. Hitro preklapljanje.

Lahko podpira zasnovo komplementarno-simetričnih vezij, kar pri vakuumskih ceveh ni mogoče. Če imate kakršna koli vprašanja glede te teme ali električne in elektronski projekti pustite komentarje spodaj.