Wprowadzenie do tranzystora:
Wcześniej krytycznym i ważnym elementem urządzenia elektronicznego była lampa próżniowa, do której służyła lampa elektronowa kontrolować prąd elektryczny . Lampy próżniowe działały, ale są nieporęczne, wymagają wyższych napięć roboczych, dużego zużycia energii, dają niższą wydajność, a materiały emitujące elektrony katodowe są zużywane podczas pracy. Skończyło się to na wysokiej temperaturze, która skróciła żywotność samej lampy. Aby przezwyciężyć te problemy, John Bardeen, Walter Brattain i William Shockley wynaleźli tranzystor w Bell Labs w roku 1947. To nowe urządzenie było znacznie bardziej eleganckim rozwiązaniem pozwalającym przezwyciężyć wiele podstawowych ograniczeń lamp próżniowych.
Tranzystor jest urządzeniem półprzewodnikowym, które może zarówno przewodzić, jak i izolować. Tranzystor może działać jako przełącznik i wzmacniacz. Przetwarza fale dźwiękowe w fale elektroniczne i rezystory, kontrolując prąd elektroniczny. Tranzystory mają bardzo długą żywotność, są mniejsze, mogą pracować przy niższym napięciu dla większego bezpieczeństwa i nie wymagają prądu żarowego. Pierwszy tranzystor został wykonany z germanu. Tranzystor spełnia tę samą funkcję, co trioda lampowa, ale wykorzystuje złącza półprzewodnikowe zamiast podgrzewanych elektrod w komorze próżniowej. Jest podstawowym budulcem nowoczesnych urządzeń elektronicznych i znajduje się wszędzie w nowoczesnych systemach elektronicznych.
Podstawy tranzystora:
Tranzystor to urządzenie trójzaciskowe. Mianowicie,
- Baza: Odpowiada za aktywację tranzystora.
- Kolekcjoner: to jest pozytywny trop.
- Emiter: to jest ujemny ołów.
Podstawową ideą tranzystora jest to, że pozwala on kontrolować przepływ prądu przez jeden kanał poprzez zmianę intensywności znacznie mniejszego prądu płynącego przez drugi kanał.
Rodzaje tranzystorów:
Istnieją dwa typy tranzystorów, są to tranzystory bipolarne (BJT), tranzystory polowe (FET). Mały prąd przepływa między podstawą a emiterem, przy czym terminal podstawowy może sterować większym przepływem prądu między kolektorem a końcówkami emitera. W przypadku tranzystora polowego ma również trzy zaciski, są to bramka, źródło i dren, a napięcie na bramce może kontrolować prąd między źródłem a drenem. Proste schematy BJT i FET pokazano na poniższym rysunku:
Bipolarny tranzystor złączowy (BJT)
Tranzystory polowe (FET)
Jak widać, tranzystory są dostępne w różnych rozmiarach i kształtach. Cechą wspólną wszystkich tych tranzystorów jest to, że każdy z nich ma trzy wyprowadzenia.
- Tranzystor bipolarny:
Bipolarny tranzystor złączowy (BJT) ma trzy zaciski podłączone do trzech domieszkowanych obszarów półprzewodnikowych. Występuje w dwóch typach, P-N-P i N-P-N.
Tranzystor P-N-P, składający się z warstwy półprzewodnika domieszkowanego azotem między dwiema warstwami materiału z domieszką P. Prąd bazowy wpływający do kolektora jest wzmacniany na jego wyjściu.
Dzieje się tak, gdy tranzystor PNP jest włączony, gdy jego podstawa jest obniżona w stosunku do emitera. Strzałki tranzystora PNP oznaczają kierunek przepływu prądu, gdy urządzenie jest w trybie aktywnym przesyłania.
Tranzystor N-P-N składający się z warstwy półprzewodnika domieszkowanego P między dwiema warstwami materiału domieszkowanego azotem. Wzmacniając prąd bazy, uzyskujemy wysoki prąd kolektora i emitera.
Dzieje się tak, gdy tranzystor NPN jest WŁĄCZONY, gdy jego podstawa jest obniżona względem emitera. Kiedy tranzystor jest w stanie ON, przepływ prądu jest pomiędzy kolektorem a emiterem tranzystora. W oparciu o nośniki mniejszościowe w regionie typu P elektrony przemieszczają się od emitera do kolektora. Pozwala to na większy prąd i szybszą pracę, z tego powodu większość używanych obecnie tranzystorów bipolarnych to NPN.
- Tranzystor polowy (FET):
Tranzystor polowy jest tranzystorem unipolarnym, tranzystor FET z kanałem N lub FET z kanałem typu P są używane do przewodzenia. Trzy terminale FET to źródło, bramka i dren. Podstawowe tranzystory FET z kanałem n i p są pokazane powyżej. W przypadku tranzystora FET z kanałem n urządzenie jest zbudowane z materiału typu n. Między źródłem a drenem, materiał typu wtedy działa jak rezystor.
Tranzystor ten kontroluje nośniki dodatnie i ujemne dotyczące dziur lub elektronów. Kanał FET jest tworzony przez poruszanie się nośników ładunku dodatniego i ujemnego. Kanał FET, który jest wykonany z krzemu.
Istnieje wiele typów tranzystorów FET, MOSFET, JFET itp. Zastosowania tranzystorów FET obejmują wzmacniacz o niskim poziomie szumów, wzmacniacz buforowy i przełącznik analogowy.
Polaryzacja tranzystora złącza bipolarnego
Tranzystory to najważniejsze półprzewodnikowe elementy aktywne, niezbędne w prawie wszystkich obwodach. Stosowane są jako przełączniki elektroniczne, wzmacniacze itp. W obwodach. Tranzystory mogą być NPN, PNP, FET, JFET itp., Które mają różne funkcje w obwodach elektronicznych. Do poprawnego działania układu konieczne jest polaryzowanie tranzystora za pomocą sieci rezystorowych. Punkt pracy to punkt na charakterystyce wyjściowej, który pokazuje napięcie kolektor-emiter i prąd kolektora bez sygnału wejściowego. Punkt pracy jest również znany jako punkt odchylenia lub punkt Q (punkt spoczynku).
Polaryzacja odnosi się do zapewnienia rezystorów, kondensatorów lub napięcia zasilania itp. W celu zapewnienia właściwej charakterystyki pracy tranzystorów. Polaryzacja DC służy do uzyskania prądu kolektora DC przy określonym napięciu kolektora. Wartość tego napięcia i prądu wyrażona jest w punkcie Q. W konfiguracji wzmacniacza tranzystorowego IC (max) to maksymalny prąd, który może przepływać przez tranzystor, a VCE (max) to maksymalne napięcie przyłożone do urządzenia. Aby tranzystor działał jako wzmacniacz, do kolektora należy podłączyć rezystor obciążający RC. Polaryzacja ustawia napięcie i prąd roboczy DC na prawidłowym poziomie, tak aby sygnał wejściowy AC mógł być odpowiednio wzmacniany przez tranzystor. Prawidłowy punkt polaryzacji znajduje się gdzieś pomiędzy całkowicie włączonymi lub całkowicie wyłączonymi stanami tranzystora. Ten centralny punkt jest punktem Q i jeśli tranzystor jest odpowiednio spolaryzowany, punkt Q będzie centralnym punktem pracy tranzystora. Pomaga to zwiększać i zmniejszać prąd wyjściowy, gdy sygnał wejściowy zmienia się przez cały cykl.
Do ustawienia prawidłowego punktu Q tranzystora, za pomocą rezystora kolektorowego ustawia się prąd kolektora na stałą i stałą wartość bez żadnego sygnału w jego bazie. Ten ustalony punkt pracy DC jest ustalany przez wartość napięcia zasilania i wartość rezystora polaryzacji podstawy. Bazowe rezystory polaryzacyjne są używane we wszystkich trzech konfiguracjach tranzystorów, takich jak konfiguracje ze wspólną podstawą, wspólnym kolektorem i wspólnym emiterem.
Tryby odchylenia:
Poniżej przedstawiono różne tryby polaryzacji bazy tranzystora:
1. Bieżące odchylenie:
Jak pokazano na rysunku 1, dwa rezystory RC i RB służą do ustawienia odchylenia podstawy. Te rezystory ustalają początkowy obszar roboczy tranzystora ze stałym polaryzacją prądu.
Tranzystor polaryzuje do przodu dodatnim napięciem polaryzacji bazy przez RB. Spadek napięcia w przód-podstawa-emiter wynosi 0,7 wolta. Dlatego prąd płynący przez RB wynosi I.b= (VDC- VBYĆ) / JAb
2. Promowanie opinii:
Na rys. 2 pokazano polaryzację tranzystora za pomocą rezystora sprzężenia zwrotnego. Podstawę odchylenia uzyskuje się z napięcia kolektora. Sprzężenie zwrotne kolektora zapewnia, że tranzystor jest zawsze polaryzowany w aktywnym obszarze. Gdy prąd kolektora rośnie, napięcie na kolektorze spada. Zmniejsza to napęd podstawowy, co z kolei zmniejsza prąd kolektora. Taka konfiguracja sprzężenia zwrotnego jest idealna dla projektów wzmacniaczy tranzystorowych.
3. Odchylenie od podwójnego sprzężenia zwrotnego:
Rys. 3 pokazuje, jak polaryzacja jest osiągana przy użyciu podwójnych rezystorów sprzężenia zwrotnego.
Zastosowanie dwóch rezystorów RB1 i RB2 zwiększa stabilność dotyczącą zmian w Beta poprzez zwiększenie przepływu prądu przez rezystory polaryzacji podstawy. W tej konfiguracji prąd w RB1 jest równy 10% prądu kolektora.
4. Odchylenie dzielenia napięcia:
Na rys. 4 pokazano polaryzację dzielnika napięcia, w której dwa rezystory RB1 i RB2 są połączone z podstawą tranzystora tworzącego sieć dzielnika napięcia. Tranzystor ulega polaryzacji w wyniku spadku napięcia na RB2. Ten rodzaj konfiguracji polaryzacji jest szeroko stosowany w obwodach wzmacniacza.
5. Podwójne odchylenie bazy:
Rys. 5 przedstawia podwójne sprzężenie zwrotne dla stabilizacji. Wykorzystuje sprzężenie zwrotne zarówno emitera, jak i podstawy kolektora, aby poprawić stabilizację poprzez sterowanie prądem kolektora. Wartości rezystorów należy dobrać, aby ustawić spadek napięcia na rezystorze Emiter na 10% napięcia zasilania i prądu płynącego przez RB1, 10% prądu kolektora.
Zalety tranzystora:
- Mniejsza wrażliwość mechaniczna.
- Niższy koszt i mniejszy rozmiar, szczególnie w obwodach małosygnałowych.
- Niskie napięcia robocze dla większego bezpieczeństwa, niższych kosztów i mniejszych prześwitów.
- Niezwykle długa żywotność.
- Brak poboru mocy przez grzejnik katodowy.
- Szybkie przełączanie.
Może wspierać projektowanie obwodów komplementarno-symetrycznych, co nie jest możliwe w przypadku lamp próżniowych. Jeśli masz jakieś pytania na ten temat lub elektryczne i projekty elektroniczne zostaw komentarze poniżej.
