Transistorit - perusteet, tyypit ja korostustilat

Johdanto transistoriin:

Aikaisemmin elektronisen laitteen kriittinen ja tärkeä komponentti oli tyhjiöputki, johon se on tavattu elektroniputki ohjata sähkövirtaa . Tyhjiöputket toimivat, mutta ne ovat isoja, vaativat suurempia käyttöjännitteitä, suurta virrankulutusta, tuottavuuden pienentämistä ja katodielektroneja lähettäviä materiaaleja käytetään loppuun. Joten se päätyi lämpöön, joka lyhensi putken käyttöikää. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi John Bardeen, Walter Brattain ja William Shockley keksittiin transistori Bell Labsissa vuonna 1947. Tämä uusi laite oli paljon tyylikkäämpi ratkaisu voittamaan monia tyhjiöputkien perusrajoituksia.

Transistori on puolijohdelaite, joka voi sekä johtaa että eristää. Transistori voi toimia kytkimenä ja vahvistimena. Se muuntaa ääniaallot elektronisiksi aalloiksi ja vastuksiksi ohjaamalla elektronista virtaa. Transistoreilla on erittäin pitkä käyttöikä, ne ovat kooltaan pienempiä, ja ne voivat toimia matalammilla jännitesyöttöillä turvallisuuden lisäämiseksi, eikä niissä tarvita hehkulankavirtaa. Ensimmäinen transistori valmistettiin germaniumilla. Transistori suorittaa saman tehtävän kuin tyhjiöputketriodi, mutta käyttää puolijohdeliitoksia tyhjiökammiossa olevien lämmitettyjen elektrodien sijaan. Se on nykyaikaisten elektronisten laitteiden peruselementti ja löytyy kaikkialta nykyaikaisista elektronisista järjestelmistä.

Transistorin perusteet:

Transistori on kolminapainen laite. Nimittäin,

• Tukiasema: Tämä on vastus transistorin aktivoinnista.
• Keräilijä: Tämä on positiivinen johto.
• Emitter: Tämä on negatiivinen lyijy.

Transistorin perusidea on, että sen avulla voit hallita virtaa yhden kanavan läpi vaihtelemalla toisen kanavan läpi kulkevan paljon pienemmän virran voimakkuutta.

Transistoreiden tyypit:

Transistoreita on kahta tyyppiä, ne ovat bipolaarisia liitostransistoreita (BJT), kenttävaikutteisia transistoreita (FET). Pieni virta kulkee alustan ja emitterin välillä. Tukiasema voi ohjata suurempaa virtaa kollektorin ja emitteriliittimien välillä. Kenttävaikutteiselle transistorille sillä on myös kolme liitintä, ne ovat portti, lähde ja tyhjennys, ja portin jännite voi ohjata virtaa lähteen ja tyhjennyksen välillä. BJT: n ja FET: n yksinkertaiset kaaviot on esitetty alla olevassa kuvassa:

Bipolaarinen liitostransistori (BJT)

Kenttätransistorit (FET)

Kuten näette, transistoreita on erilaisia ​​kokoja ja muotoja. Kaikilla näillä transistoreilla on yhteistä se, että niillä kaikilla on kolme johtoa.

• Bipolaarinen liitostransistori:

Bipolaarisessa liitostransistorissa (BJT) on kolme päätelaitetta, jotka on kytketty kolmelle seostetulle puolijohdealueelle. Siinä on kaksi tyyppiä, P-N-P ja N-P-N.

P-N-P-transistori, joka koostuu N-seostettua puolijohdekerrosta kahden P-seostetun materiaalikerroksen välissä. Keräimeen tuleva perusvirta vahvistetaan sen ulostulosta.

Silloin PNP-transistori on PÄÄLLÄ, kun sen kanta vedetään matalalle emitteriin nähden. PNP-transistorin nuolet symboloivat virran suuntaa, kun laite on aktiivisessa edelleenlähetystilassa.

N-P-N-transistori, joka koostuu P-seostetun puolijohdekerroksen kahden N-seostetun materiaalikerroksen välistä. Vahvistamalla nykyistä kantaa saadaan korkea kollektori- ja emitterivirta.

Silloin NPN-transistori on PÄÄLLÄ, kun sen kanta vedetään matalalle emitteriin nähden. Kun transistori on ON-tilassa, virtavirta on transistorin kerääjän ja emitterin välillä. P-tyypin alueen vähemmistökantajien perusteella elektronit siirtyvät emitteristä kollektoriin. Se mahdollistaa suuremman virran ja nopeamman toiminnan tästä syystä, suurin osa nykyisin käytetyistä bipolaarisista transistoreista on NPN.

• Kenttätransistori (FET):

Kenttätransistori on unipolaarinen transistori, johtamiseen käytetään N-kanavaista FET- tai P-kanavaista FET-transistoria. FET: n kolme päätettä ovat lähde, portti ja tyhjennys. N-kanavan ja p-kanavan peruskokoonpanot on esitetty yllä. N-kanavaista FET-laitetta varten laite on rakennettu n-tyyppisestä materiaalista. Lähteen ja viemärin välissä sitten tyyppinen materiaali toimii vastuksena.

Tämä transistori ohjaa reikien tai elektronien positiivisia ja negatiivisia kantajia. FET-kanava muodostuu siirtämällä positiivisia ja negatiivisia varauksen kantajia. FET-kanava, joka on valmistettu piistä.

FET: itä, MOSFET: ää, JFET: ää jne. On monenlaisia. FET: ien sovellukset ovat hiljaisessa vahvistimessa, puskurivahvistimessa ja analogisessa kytkimessä.

Bipolaarisen liitoksen transistorin esijännitys

Transistorit ovat tärkeimmät puolijohde-aktiiviset laitteet, jotka ovat välttämättömiä melkein kaikille piireille. Niitä käytetään piireissä elektronisina kytkiminä, vahvistimina jne. Transistorit voivat olla NPN, PNP, FET, JFET jne., Joilla on erilaiset toiminnot elektronisissa piireissä. Piirin moitteettoman toiminnan kannalta on välttämätöntä esijännittää transistori käyttämällä vastusverkkoja. Toimintapiste on lähtöominaisuuksien kohta, joka näyttää kollektorin-lähettimen jännitteen ja kollektorivirran ilman tulosignaalia. Toimintapiste tunnetaan myös nimellä Bias point tai Q-Point (Quiescent point).

Esijännitettä kutsutaan antamaan vastukset, kondensaattorit tai syöttöjännite jne. Transistoreiden asianmukaisten käyttöominaisuuksien aikaansaamiseksi. DC-esijännitystä käytetään DC-kollektorivirran saamiseksi tietyllä kollektorijännitteellä. Tämän jännitteen ja virran arvo ilmaistaan ​​Q-pisteinä. Transistorivahvistinkokoonpanossa IC (max) on suurin virta, joka voi kulkea transistorin läpi, ja VCE (max) on laitteen yli syötetty suurin jännite. Transistorin käyttämiseksi vahvistimena on kollektoriin kytkettävä kuormitusvastus RC. Esijännitys asettaa tasavirran käyttöjännitteen ja virran oikealle tasolle, jotta transistori voi vahvistaa AC-tulosignaalin oikein. Oikea esijännityskohta on jossain transistorin täysin ON- tai OFF-tilassa. Tämä keskipiste on Q-piste ja jos transistori on oikein esijännitetty, Q-piste on transistorin keskeinen toimintapiste. Tämä auttaa lähtövirtaa kasvamaan ja laskemaan tulosignaalin vaihdellessa koko jakson ajan.

Transistorin oikean Q-pisteen asettamiseksi kollektorivastusta käytetään asettamaan kollektorivirta vakiolle ja tasaiselle arvolle ilman signaalia sen kannassa. Tämä tasainen DC-toimintapiste asetetaan syöttöjännitteen arvolla ja perusjännitevastuksen arvolla. Perusjännitteisiä vastuksia käytetään kaikissa kolmessa transistorikokoonpanossa, kuten yhteisessä kannassa, yhteisessä kollektorissa ja yhteisissä emitterikokoonpanoissa.

Esijännityksen muodot:

Seuraavassa on transistorin alustan esijännityksen eri moodit:

1. Nykyinen painottaminen:

Kuten kuvassa 1 on esitetty, kahta vastusta RC ja RB käytetään alustan esijännityksen asettamiseen. Nämä vastukset muodostavat transistorin alkuperäisen toiminta-alueen kiinteän virran esijännitteellä.

Transistorin eteenpäin suuntautuvat esijännitteet positiivisella kantajännitteellä RB: n kautta. Pohjaemitterin eteenpäin suuntautuva jännitehäviö on 0,7 volttia. Siksi virta RB: n kautta on I_B= (V_DC- V_OLLA) / I_B

2. Palautteen painottaminen:

Kuvassa 2 on esitetty transistorin esijännitys käyttämällä takaisinkytkentävastusta. Pohjan esijännitys saadaan kollektorijännitteestä. Kerääjän palaute varmistaa, että transistori on aina esijännitetty aktiivisella alueella. Kun kollektorivirta kasvaa, jännite kollektorissa laskee. Tämä vähentää perusasemaa, mikä puolestaan ​​vähentää kollektorivirtaa. Tämä palautekokoonpano on ihanteellinen transistorivahvistinrakenteille.

3. Kaksinkertaisen palautteen painottaminen:

Kuvassa 3 on esitetty, kuinka esijännitys saavutetaan kaksoispalautusvastuksilla.

Käyttäen kahta vastusta RB1 ja RB2 lisäävät Beetan vaihteluiden vakautta lisäämällä virtaa perusjännitteisten vastusten läpi. Tässä kokoonpanossa RB1: n virta on yhtä suuri kuin 10% kollektorivirrasta.

4. Jännitteenjakoinen esijännitys:

Kuvassa 4 on esitetty jännitteenjakajan esijännitys, jossa kaksi vastusta RB1 ja RB2 on kytketty jännitteenjakajaverkon muodostavan transistorin pohjaan. Transistori saa esijännitteet RB2: n jännitehäviöllä. Tällaista esijännityskokoonpanoa käytetään laajasti vahvistinpiireissä.

5. Tuplapohjan esijännitys:

Kuvassa 5 on kaksoispalautus stabilointia varten. Se käyttää sekä Emitter- että Collector base -palautetta vakauttamisen parantamiseksi säätämällä kollektorivirtaa. Vastuksen arvot tulisi valita asettamaan jännitteen pudotus Emitter-vastuksen yli 10% syöttöjännitteestä ja RB1: n kautta kulkevasta virrasta, 10% kollektorivirrasta.

Transistorin edut:

1. Pienempi mekaaninen herkkyys.
2. Edullisemmat ja pienemmät, erityisesti pienisignaalipiireissä.
3. Matala käyttöjännite lisää turvallisuutta, pienempiä kustannuksia ja tiukempia välyksiä.
4. Erittäin pitkä käyttöikä.
5. Ei virrankulutusta katodilämmittimellä.
6. Nopea vaihto.

Se voi tukea komplementaaristen symmetristen piirien suunnittelua, mikä ei ole mahdollista tyhjiöputkien kanssa. Jos sinulla on kysyttävää tästä aiheesta tai sähkö- ja sähköiset projektit jätä kommentit alla.