Charakteristika bipolárnych tranzistorov

Na samom konci predchádzajúcej časti článku bol urobený „objav“. Jeho význam je ten, že malý základný prúd riadi veľký kolektorový prúd. To je presne hlavná vlastnosť. tranzistor, jeho schopnosť zosilňovať elektrické signály. Aby sa pokračovalo v ďalšom rozprávaní, je potrebné pochopiť, aký veľký je rozdiel v týchto prúdoch a ako dochádza k tejto kontrole.

Na lepšie spomenutie toho, čo sa hovorí, je na obrázku 1 znázornený tranzistor n-p-n so zdrojmi napájania pre obvody bázy a kolektora, ktoré sú k nemu pripojené. Tento výkres už bol zobrazený. v predchádzajúcej časti článku.

Malá poznámka: všetko, čo sa hovorí o tranzistore štruktúry n-p-n, platí pre tranzistor p-n-p úplne. Iba v tomto prípade by sa mala polarita zdrojov energie zmeniť. A v samotnom opise by sa „elektróny“ mali nahradiť „dierami“, kdekoľvek sa vyskytnú. V súčasnosti sú však tranzistory štruktúry n-p-n modernejšie, žiadanejšie, preto sa hovorí hlavne o nich.

Obrázok 1

Tranzistor s nízkym výkonom. Napätie a prúdy

Napätie privádzané na emitorovú križovatku (ako sa bežne nazýva križovatka medzi bázou a emitorom) je nízke pre tranzistory s nízkym výkonom, nie viac ako 0,2 ... 0,7 V, čo umožňuje vytvorenie prúdu niekoľkých desiatok mikroamppov v základnom obvode. Vyvoláva sa základný prúd verzus základné napätie - emitor tranzistorová vstupná charakteristika, ktorá je odstránená pri pevnom kolektorovom napätí.

Na kolektorovú križovatku tranzistora s nízkym príkonom je použité napätie rádovo 5 ... 10 V (toto je pre náš výskum), hoci to môže byť viac. Pri takýchto napätiach môže byť kolektorový prúd od 0,5 do niekoľko desiatok miliampérov. Len v rámci tohto článku sa obmedzíme na také množstvá, pretože sa predpokladá, že tranzistor má nízku spotrebu.

Charakteristiky prenosu

Ako je uvedené vyššie, malý základný prúd riadi veľký kolektorový prúd, ako je znázornené na obrázku 2. Je potrebné poznamenať, že základný prúd v grafe je uvedený v mikroampéroch a kolektorový prúd v miliampéroch.

Obrázok 2

Ak starostlivo sledujete správanie krivky, môžete vidieť, že vo všetkých bodoch grafu je pomer prúdu kolektora k základnému prúdu rovnaký. Stačí na to venovať pozornosť bodom A a B, pre ktoré je pomer prúdu kolektora k základnému prúdu presne 50. Toto bude AKTUÁLNE ZRÝCHLENIE, označené symbolom h21e - aktuálny zisk.

h21e = Ik / Ib.

Pri znalosti tohto pomeru nie je ťažké vypočítať prúd kolektora Ik = Ib * h21e

Ale v žiadnom prípade by ste si nemali myslieť, že zisk všetkých tranzistorov je presne 50, ako na obrázku 2. V skutočnosti sa v závislosti od typu tranzistora pohybuje od jednotiek až po niekoľko stoviek až tisícov!

Ak potrebujete poznať zisk konkrétneho tranzistora, ktorý leží na vašom stole, potom je to celkom jednoduché: moderné multimetre majú spravidla režim merania h21e. Ďalej vysvetlíme, ako určiť zisk pomocou konvenčného ampéra.

Nazýva sa závislosť kolektorového prúdu od základného prúdu (obrázok 2) tranzistorová odozva, Obrázok 3 zobrazuje rodinu prenosových charakteristík tranzistora, keď je zapnutý podľa obvodu s OE. Charakteristiky sa zisťujú pri pevnom napätí kolektor-emitor.

Obrázok 3. Rodina prenosových charakteristík tranzistora, keď je zapnutý podľa schémy s OE

Ak sa na túto rodinu podrobne pozriete, môžete vyvodiť niekoľko záverov.Po prvé, prenosová charakteristika je nelineárna, je to krivka (aj keď v strede krivky je lineárny rez). Táto krivka vedie k nelineárnym skresleniam, ak sa tranzistor používa na zosilnenie signálu, napríklad zvukového. Preto je potrebné „presunúť“ pracovný bod tranzistora na lineárnu časť charakteristiky.

Po druhé, charakteristiky merané pri rôznych napätiach Uke1 a Uke2 sú ekvidistantné (ekvidistantné od seba). To umožňuje dospieť k záveru, že zisk tranzistora (určený uhlom krivky k súradnicovej osi) nezávisí od napätia kolektor-emitor.

Po tretie, vlastnosti nezačínajú od pôvodu. To naznačuje, že dokonca aj pri nulovom základnom prúde prúdi cez kolektor prúd. Toto je presne počiatočný prúd, ktorý bol opísaný v predchádzajúcej časti článku, Počiatočný prúd pre obe krivky je odlišný, čo znamená, že závisí od napätia na kolektore.

Ako odstrániť prenosovú charakteristiku

Najjednoduchší spôsob, ako odstrániť túto charakteristiku, je, ak zapnete tranzistor podľa obvodu znázorneného na obrázku 4.

Obrázok 4

Otočením gombíka potenciometra R môžete zmeniť veľmi malý základný prúd Ib, čo povedie k proporcionálnej zmene veľkého kolektorového prúdu Ik. Taký „kreatívny“ proces, ako je nedotknuté otáčanie gombíka potenciometra: „Je možné nejako tento proces krútenia gombíka nejakým spôsobom automatizovať?“ Ukázalo sa, že môžete.

Namiesto potenciometra stačí na to, aby sa zo sérií batérií EB-e pripojil striedavý zdroj napätia, napríklad uhlíkový mikrofón, oscilačný obvod antény alebo detektor prijímača. Potom toto striedavé napätie bude riadiť kolektorový prúd tranzistora, ako je znázornené na obrázku 5.

Obrázok 5

V tomto obvode funguje batéria EB-e ako zdroj predpätia pre operačný bod tranzistora a signál striedavého napätia bude zosilnený. Ak použijete striedavý signál, napríklad sínusoid, bez zaujatosti, kladné pol cykly otvoria tranzistor a prípadne zosilnia.

Ale záporné polovičné obdobia tranzistora sú jednoducho uzavreté, takže sa nielen zosilnia, ale tranzistory dokonca neprechádzajú. Je to asi to isté, ako keby ste pripojili reproduktor pomocou diódy: namiesto príjemnej hudby a hlasu môžete počuť zvláštne hrkálky.

Často však zosilňujú jednosmerný prúd, zatiaľ čo tranzistor pracuje v kľúčovom režime ako relé. Táto aplikácia sa najčastejšie nachádza v digitálnych obvodoch. V nasledujúcom článku, s kľúčovým režimom, ako s najjednoduchším a najzrozumiteľnejším, začneme uvažovať o rôznych režimoch prevádzky tranzistora.

Tranzistorové spínacie obvody

Obrázok 6. Tranzistorové spínacie obvody

Doteraz sa na všetkých obrázkoch objavil tranzistor pred nami ako tri štvorce s písmenami n a p. Na obrázku 6a je tranzistor znázornený ako v skutočnom elektrickom obvode. Okamžite sa zobrazí polarita napäťového pripojenia, názvy elektród, základný a emitorový prúd. A na obrázku 6b je usporiadanie dvoch diód, ktoré je často Používa sa pri testovaní tranzistora multimetrom.