Въведение в транзистора:
По-рано критичният и важен компонент на електронното устройство беше вакуумна тръба, с която се използваше електронна тръба контролирайте електрическия ток . Вакуумните тръби са работили, но са обемисти, изискват по-високи работни напрежения, висока консумация на енергия, добив с по-ниска ефективност и катодни електронно-излъчващи материали се използват в експлоатация. Това завърши като топлина, която скъси живота на самата тръба. За да се преодолеят тези проблеми, Джон Бардийн, Уолтър Браттейн и Уилям Шокли са изобретили транзистор в Bell Labs през 1947 г. Това ново устройство е много по-елегантно решение за преодоляване на много от основните ограничения на вакуумните тръби.
Транзисторът е полупроводниково устройство, което може както да провежда, така и да изолира. Транзисторът може да действа като превключвател и усилвател. Той преобразува звуковите вълни в електронни вълни и резистори, контролирайки електронния ток. Транзисторите имат много дълъг живот, по-малки по размер, могат да работят на захранвания с по-ниско напрежение за по-голяма безопасност и не изискват ток на нажежаема жичка. Първият транзистор е произведен с германий. Транзисторът изпълнява същата функция като триода на вакуумната тръба, но използва полупроводникови съединения вместо нагрети електроди във вакуумна камера. Той е основният градивен елемент на съвременните електронни устройства и се среща навсякъде в съвременните електронни системи.
Основи на транзистора:
Транзисторът е тритерминално устройство. А именно,
- Основа: Това е отговорно за активирането на транзистора.
- Колекционер: Това е положителният резултат.
- Излъчвател: Това е отрицателният олово.
Основната идея зад транзистора е, че той ви позволява да контролирате потока на тока през един канал, като променяте интензивността на много по-малък ток, който тече през втори канал.
Видове транзистори:
Съществуват два вида транзистори, те са биполярни транзистори (BJT), полеви транзистори (FET). Малък ток тече между основата и излъчвателя, базовият терминал може да контролира по-голям токов поток между колектора и изводите на излъчвателя. За полеви транзистор той също има трите терминала, те са порта, източник и източване, а напрежението на портата може да контролира тока между източника и източника. Простите диаграми на BJT и FET са показани на фигурата по-долу:
Биполярен транзистор за свързване (BJT)
Транзистори с полеви ефекти (FET)
Както можете да видите, транзисторите се предлагат в най-различни размери и форми. Общото между всички тези транзистори е, че всеки от тях има три проводника.
- Биполярен транзистор за свързване:
Биполярният транзистор за свързване (BJT) има три терминала, свързани към три легирани полупроводникови области. Предлага се с два вида, P-N-P и N-P-N.
P-N-P транзистор, състоящ се от слой N-допиран полупроводник между два слоя P-допиран материал. Базовият ток, влизащ в колектора, се усилва на изхода му.
Това е, когато PNP транзисторът е включен, когато основата му е издърпана ниско спрямо излъчвателя. Стрелките на PNP транзистора символизират посоката на текущия поток, когато устройството е в активен режим на пренасочване.
N-P-N транзистор, състоящ се от слой полупроводник, легиран с P, между два слоя материал, легиран с N. Чрез усилване на тока на основата получаваме високия ток на колектор и емитер.
Тогава транзисторът NPN е ВКЛЮЧЕН, когато основата му е издърпана ниско спрямо излъчвателя. Когато транзисторът е в състояние ON, текущият поток е между колектора и излъчвателя на транзистора. Въз основа на малцинствените носители в P-типа, електроните се движат от емитер към колектор. Това позволява по-голям ток и по-бърза работа поради тази причина, повечето биполярни транзистори, използвани днес, са NPN.
- Транзистор с полеви ефекти (FET):
Полевият транзистор е еднополюсен транзистор, за проводимост се използват N-канален FET или P-канален FET. Трите терминала на FET са източникът, портата и канализацията. Основните n-канални и p-канални FET са показани по-горе. За n-канален FET устройството е конструирано от материал от n-тип. Между източника и канализацията материалът от тогава действа като резистор.
Този транзистор контролира положителните и отрицателните носители по отношение на дупки или електрони. FET канал се формира чрез преместване на положителни и отрицателни носители на заряд. Каналът на FET, който е направен от силиций.
Има много видове FET, MOSFET, JFET и др. Приложенията на FET са в усилвател с ниско ниво на шум, буферен усилвател и аналогов превключвател.
Bipolar Junction Transistor Biasing
Транзисторите са най-важните полупроводникови активни устройства, необходими за почти всички вериги. Те се използват като електронни ключове, усилватели и др. Във вериги. Транзисторите могат да бъдат NPN, PNP, FET, JFET и др., Които имат различни функции в електронните вериги. За правилната работа на веригата е необходимо да се пристрасти транзисторът с помощта на резисторни мрежи. Работната точка е точката на изходните характеристики, която показва напрежението на колектора-емитер и тока на колектора без входен сигнал. Работната точка е известна също като точка на отклонение или Q-точка (точка на покой).
Отклонението се отнася за осигуряване на резистори, кондензатори или захранващо напрежение и т.н., за да се осигурят правилни работни характеристики на транзисторите. DC отклонението се използва за получаване на постоянен ток на колектора при определено напрежение на колектора. Стойността на това напрежение и ток се изразяват в Q-точка. В конфигурация на транзисторен усилвател IC (max) е максималният ток, който може да протича през транзистора, а VCE (max) е максималното напрежение, приложено през устройството. За да работи транзисторът като усилвател, към колектора трябва да бъде свързан товарен резистор RC. Отклонението настройва работното напрежение и тока на постояннотока на правилното ниво, така че входният сигнал за променлив ток да може да бъде правилно усилен от транзистора. Точната точка на отклонение е някъде между напълно включените или напълно изключените състояния на транзистора. Тази централна точка е Q-точката и ако транзисторът е правилно пристрастен, Q-точката ще бъде централната работна точка на транзистора. Това помага на изходния ток да се увеличава и намалява, когато входният сигнал се люлее през целия цикъл.
За настройка на правилната Q-точка на транзистора се използва колекторен резистор, за да се настрои токът на колектора на постоянна и стабилна стойност без никакъв сигнал в основата му. Тази стабилна работна точка на постоянен ток се задава от стойността на захранващото напрежение и стойността на базовия отклонителен резистор. Основните резистори с отклонение се използват във всичките три конфигурации на транзистори, като конфигурации с обща база, общ колектор и общи излъчватели.
Режими на пристрастия:
Следват различните режими на пристрастие на транзисторната база:
1. Текущо отклонение:
Както е показано на фиг.1, два резистора RC и RB се използват за задаване на пристрастието на основата. Тези резистори установяват началната работна област на транзистора с фиксиран токов отклонение.
Транзисторът отклонява напред с положително напрежение на основното отклонение през RB. Спадът на напрежението на основния излъчвател е 0,7 волта. Следователно токът през RB е IБ.= (VDC- VБЪДА) / IБ.
2. Пристрастие към обратната връзка:
Фигура 2 показва пристрастие на транзистора чрез използване на резистор с обратна връзка. Основното отклонение се получава от напрежението на колектора. Обратната връзка на колектора гарантира, че транзисторът винаги е пристрастен в активната област. Когато токът на колектора се увеличи, напрежението в колектора пада. Това намалява базовото задвижване, което от своя страна намалява колекторния ток. Тази конфигурация за обратна връзка е идеална за проектиране на транзисторни усилватели.
3. Двойно отклонение с обратна връзка:
Фиг.3 показва как се постига отклонението с помощта на двойни резистори с обратна връзка.
Чрез използване на два резистора RB1 и RB2 се увеличава стабилността по отношение на вариациите в бета версията чрез увеличаване на текущия поток през базовите резистори за отклонение. В тази конфигурация токът в RB1 е равен на 10% от тока на колектора.
4. Предупреждение за разделяне на напрежението:
Фигура 4 показва напрежение на делителя на напрежението, при което два резистора RB1 и RB2 са свързани към основата на транзистора, образувайки мрежа от делител на напрежение. Транзисторът получава отклонения от спада на напрежението в RB2. Този вид конфигурация на отклонение се използва широко в усилвателни схеми.
5. Двойно пристрастие:
Фигура 5 показва двойна обратна връзка за стабилизация. Той използва както обратна връзка на излъчвателя, така и на колектора, за да подобри стабилизацията чрез управление на тока на колектора. Стойностите на резистора трябва да бъдат избрани, за да се настрои спадът на напрежението в емитерния резистор 10% от захранващото напрежение и тока през RB1, 10% от колекторния ток.
Предимства на транзистора:
- По-малка механична чувствителност.
- По-ниска цена и по-малък размер, особено в схеми с малък сигнал.
- Ниско работно напрежение за по-голяма безопасност, по-ниски разходи и по-тесни хлабини.
- Изключително дълъг живот.
- Няма консумация на енергия от катоден нагревател.
- Бързо превключване.
Той може да поддържа проектирането на вериги с допълнителна симетрия, нещо невъзможно с вакуумни тръби. Ако имате някакви въпроси по тази тема или електрическите и електронни проекти оставете коментарите по-долу.
