Egenskaper hos bipolära transistorer

I slutet av den föregående delen av artikeln gjordes en "upptäckt". Dess betydelse är att en liten basström styr en stor kollektorström. Detta är just den huvudsakliga egenskapen. transistor, dess förmåga att förstärka elektriska signaler. För att fortsätta den vidare berättelsen är det nödvändigt att förstå hur stor skillnaden i dessa strömmar är och hur denna kontroll sker.

För att bättre komma ihåg vad som sägs visar figur 1 en n-p-n-transistor med strömförsörjning för basen och kollektorkretsarna anslutna till den. Denna ritning har redan visats. i den föregående delen av artikeln.

En liten kommentar: allt som berättas om transistorn i n-p-n-strukturen är helt sant för p-n-p-transistorn. Endast i detta fall bör kraftkällarnas polaritet vändas. Och i själva beskrivningen bör "elektroner" ersättas med "hål", oavsett var de förekommer. Men för närvarande är transistorer av n-p-n-strukturen mer moderna, mer efterfrågade, därför handlar det främst om dem som berättas.

Figur 1

Transistor med låg effekt. Spänningar och strömmar

Spänningen som appliceras på emitterkorsningen (som basemitterkorsningen vanligtvis kallas) är låg för lågeffekttransistorer, inte mer än 0,2 ... 0,7 V, vilket gör det möjligt att skapa en ström på flera tiotals mikroampor i baskretsen. Basström kontra basspänning - emitter kallas transistorinmatningskarakteristik, som avlägsnas vid en fast kollektorspänning.

En spänning i storleksordningen 5 ... 10 V appliceras på kollektorkorsningen på en lågeffekttransistor (detta är för vår forskning), även om det kan vara mer. Vid sådana spänningar kan kollektorströmmen vara från 0,5 till flera tiotals milliampar. Tja, precis inom ramen för artikeln kommer vi att begränsa oss till sådana mängder, eftersom det tros att transistorn är låg effekt.

Sändningsegenskaper

Som nämnts ovan styr en liten basström en stor kollektorström, såsom visas i figur 2. Det bör noteras att basströmmen på diagrammet indikeras i mikroampor och kollektorströmmen i milliamp.

Figur 2

Om du noggrant övervakar kurvens beteende kan du se att för alla punkter i grafen är förhållandet mellan kollektorströmmen och basströmmen densamma. För att göra detta räcker det att vara uppmärksam på punkterna A och B, för vilka förhållandet mellan kollektorströmmen och basströmmen är exakt 50. Detta kommer att vara den AKTUELLA ACCELERATION, indikerad med symbolen h21e - nuvarande förstärkning.

h21e = Ik / Ib.

Genom att känna till detta förhållande är det inte svårt att beräkna uppsamlarströmmen Ik = Ib * h21e

Men du bör inte i något fall tro att vinsten för alla transistorer är exakt 50, som i figur 2. Faktum är att beroende på typen av transistor varierar den från enheter till flera hundra och till och med tusentals!

Om du behöver veta vinsten för en specifik transistor som ligger på ditt bord, är detta ganska enkelt: moderna multimetrar har som regel ett mätläge på h21e. Därefter förklarar vi hur man bestämmer förstärkningen med hjälp av en konventionell ammeter.

Beroende av kollektorströmmen på basströmmen (figur 2) kallas transistor svar. Figur 3 visar en familj av överföringsegenskaper för en transistor när den är påslagen enligt en krets med OE. Egenskaper tas med en fast spänning för uppsamlare.

Figur 3. Familjen överföringsegenskaper för transistorn, när den slås på enligt schemat med OE

Om du tittar närmare på denna familj kan du dra flera slutsatser.För det första är överföringskarakteristiken olinjär, det är en kurva (även om det finns en linjär sektion i mitten av kurvan). Det är denna kurva som leder till icke-linjära distorsioner om transistorn används för att förstärka en signal, till exempel en ljud. Därför är det nödvändigt att "flytta" transistorns arbetspunkt till en linjär del av karakteristiken.

För det andra är egenskaperna som tas vid olika spänningar Uke1 och Uke2 ekvidistanta (ekvidistanta från varandra). Detta tillåter oss att dra slutsatsen att transistorns förstärkning (bestäms av kurvans vinkel till koordinataxeln) inte beror på kollektor-emitter-spänningen.

För det tredje bör egenskaper inte börja vid ursprunget. Detta antyder att även vid noll basström flyter en del ström genom kollektorn. Detta är exakt den initiala strömmen, som beskrivs i den föregående delen av artikeln. Startströmmen för båda kurvorna är olika, vilket indikerar att det beror på spänningen på kollektorn.

Hur man tar bort överföringskarakteristiken

Det enklaste sättet att ta bort denna egenskap är om du sätter på transistorn enligt kretsen som visas i figur 4.

Figur 4

Genom att vrida på vredet på potentiometern R kan en mycket liten basström Ib ändras, vilket också kommer att leda till en proportionell förändring av den stora kollektorströmmen Ik. En sådan "kreativ" process som rotation av potentiometervredet ofrivilligt antyder: "Är det möjligt att automatisera denna vridningsprocess på ratten på något sätt?" Det visar sig att du kan.

För att göra detta, istället för en potentiometer, räcker det att ansluta en växelspänningskälla, till exempel en kolmikrofon, en oscillerande krets för en antenn eller en detektor för en mottagare, från EB-e-batterierna i serie. Sedan kommer denna växelspänning att styra transistorns kollektorström, såsom visas i figur 5.

Figur 5

I denna krets fungerar EB-e-batteriet som en förspänningskälla för transistorns arbetspunkt och växelspänningssignalen förstärks. Om du tillämpar en växelsignal, såsom en sinusoid, utan förspänning, kommer de positiva halvcyklerna att öppna transistorn och möjligen till och med förstärka.

Men de negativa halvcyklerna stänger helt enkelt transistorn, så att de inte bara förstärker, utan kommer inte ens att passera genom transistorn. Det är ungefär detsamma som om du ansluter högtalaren genom en diod: istället för trevlig musik och röster, kan du höra konstiga skaller.

Men ganska ofta förstärker de likström, medan transistorn fungerar i ett tangentläge, som ett relä. Denna applikation finns oftast i digitala kretsar. I nästa artikel är det med nyckelläget, som det enklaste och mest begripliga, att vi kommer att börja överväga de olika driftsätten för transistorn.

Transistor switching Circuits

Bild 6. Transistorkopplingskretsar

Fram till nu, i alla figurer, verkade transistorn för oss som tre rutor med bokstäverna n och p. I figur 6a visas transistorn som i en verklig elektrisk krets. Spänningsanslutningens polaritet, elektrodernas namn, basströmmen och emitterströmmarna visas omedelbart. Och i figur 6b, i form av en design av två dioder, vilket ofta är används vid testning av en transistor med en multimeter.