Charakteristika bipolárních tranzistorů

Na samém konci předchozí části článku byl proveden „objev“. Jeho význam je, že malý základní proud řídí velký proud kolektoru. To je přesně ta hlavní vlastnost. tranzistor, jeho schopnost zesílit elektrické signály. Aby bylo možné pokračovat v dalším vyprávění, je nutné pochopit, jak velký je rozdíl těchto proudů a jak k této kontrole dochází.

Obrázek 1 ukazuje tranzistor n-p-n se zdroji napájení pro základní a kolektorové obvody, které jsou k němu připojeny. Tento výkres již byl zobrazen. v předchozí části článku.

Malá poznámka: všechno, co se říká o tranzistoru struktury n-p-n, platí pro tranzistor p-n-p. Pouze v tomto případě by se měla polarita zdrojů energie změnit. A v samotném popisu by „elektrony“ měly být nahrazeny „otvory“, kdekoli se vyskytnou. V současné době jsou však tranzistory struktury n-p-n modernější, více žádané, proto se o nich mluví hlavně o nich.

Obrázek 1

Tranzistor s nízkým výkonem. Napětí a proudy

Napětí přivedené na emitorovou křižovatku (jak se běžně nazývá křižovatka základna-emitor) je nízká pro tranzistory s nízkým výkonem, ne více než 0,2 ... 0,7 V, což umožňuje vytvářet proud několika desítek mikroamps v základním obvodu. Základní proud versus základní napětí - volá se emitor tranzistorová vstupní charakteristika, která je odstraněna při pevném kolektorovém napětí.

Napětí řádově 5 ... 10 V je aplikováno na kolektorové spojení tranzistoru s nízkým výkonem (to je pro náš výzkum), ačkoli to může být více. Při takovém napětí může být kolektorový proud od 0,5 do několika desítek miliampérů. No, právě v rámci tohoto článku se omezíme na taková množství, protože se předpokládá, že tranzistor má nízký výkon.

Charakteristiky přenosu

Jak je uvedeno výše, malý základní proud řídí velký proud kolektoru, jak je znázorněno na obrázku 2. Je třeba poznamenat, že základní proud v grafu je vyznačen v mikroampérech a proud kolektoru v miliampérech.

Obrázek 2

Pokud pečlivě sledujete chování křivky, můžete vidět, že ve všech bodech v grafu je poměr proudu kolektoru k základnímu proudu stejný. K tomu stačí věnovat pozornost bodům A a B, u nichž je poměr proudu kolektoru k základnímu proudu přesně 50. Toto bude AKTUÁLNÍ Zrychlení, označené symbolem h21e - aktuální zisk.

h21e = Ik / Ib.

Při znalosti tohoto poměru není obtížné vypočítat proud kolektoru Ik = Ib * h21e

Pouze v žádném případě byste si neměli myslet, že zisk všech tranzistorů je přesně 50, jako na obrázku 2. Ve skutečnosti se v závislosti na typu tranzistoru pohybuje od jednotek až po několik set až tisíce!

Pokud potřebujete znát zisk konkrétního tranzistoru, který leží na stole, pak je to celkem jednoduché: moderní multimetry mají zpravidla režim měření h21e. Dále vysvětlíme, jak určit zisk pomocí běžného ampérmetru.

Je volána závislost kolektorového proudu na základním proudu (obrázek 2) tranzistorová odezva. Obrázek 3 ukazuje rodinu přenosových charakteristik tranzistoru, když je zapnut podle obvodu s OE. Charakteristiky jsou získány při pevném napětí kolektor-emitor.

Obrázek 3. Rodina přenosových charakteristik tranzistoru, když je zapnutý podle schématu s OE

Pokud se na tuto rodinu podíváte podrobněji, můžete vyvodit několik závěrů.Za prvé, přenosová charakteristika je nelineární, jedná se o křivku (i když je uprostřed křivky lineární řez). Právě tato křivka vede k nelineárnímu zkreslení, pokud se tranzistor používá k zesílení signálu, například zvukového. Proto je nutné „přesunout“ pracovní bod tranzistoru na lineární část charakteristiky.

Za druhé, charakteristiky přijaté při různých napětích Uke1 a Uke2 jsou ekvidistantní (ekvidistantní od sebe navzájem). To nám umožňuje dojít k závěru, že zisk tranzistoru (určený úhlem křivky k souřadné ose) nezávisí na napětí kolektor-emitor.

Za třetí, vlastnosti nezačínají na počátku. To naznačuje, že i při nulovém základním proudu protéká některý proud kolektorem. To je přesně počáteční proud, který byl popsán v předchozí části článku. Počáteční proud pro obě křivky je odlišný, což znamená, že závisí na napětí na kolektoru.

Jak odstranit přenosovou charakteristiku

Nejjednodušší způsob, jak odstranit tuto vlastnost, je, pokud zapnete tranzistor podle obvodu znázorněného na obrázku 4.

Obrázek 4

Otočením knoflíku potenciometru R můžete změnit velmi malý základní proud Ib, což povede k proporcionální změně velkého proudu Ik kolektoru. Takový „kreativní“ proces, jako je rotace knoflíku potenciometru nedobrovolně, naznačuje: „Je možné tento proces torze knoflíku nějak automatizovat?“ Ukázalo se, že můžete.

K tomu stačí místo potenciometru připojit sériový zdroj střídavého napětí, například uhlíkový mikrofon, oscilační obvod antény nebo detektor přijímače, z baterií EB-e. Potom toto střídavé napětí bude řídit kolektorový proud tranzistoru, jak je znázorněno na obrázku 5.

Obrázek 5

V tomto obvodu funguje baterie EB-e jako zdroj zkreslení pro pracovní bod tranzistoru a signál střídavého napětí bude zesílen. Pokud aplikujete střídavý signál, například sinusoid, bez předpojatosti, pak pozitivní půlcykly tranzistor otevřou a případně zesílí.

Ale záporné poloviny periody tranzistoru jsou jednoduše uzavřeny, takže se nejen zesílí, ale ani tranzistorem neprochází. Je to stejné, jako kdybyste připojili reproduktor diodou: místo příjemné hudby a hlasů můžete slyšet nepochopitelné sípání.

Často však zesilují stejnosměrný proud, zatímco tranzistor pracuje v klíčovém režimu, jako relé. Tato aplikace se nejčastěji vyskytuje v digitálních obvodech. V následujícím článku začneme zvažovat různé režimy provozu tranzistoru s klíčovým režimem, jako s nejjednodušším a nejsrozumitelnějším.

Tranzistorové spínací obvody

Obrázek 6. Tranzistorové spínací obvody

Až dosud se na všech obrázcích objevil tranzistor před námi jako tři čtverce s písmeny n a p. Na obrázku 6a je tranzistor znázorněn jako ve skutečném elektrickém obvodu. Okamžitě se zobrazí polarita napěťového připojení, názvy elektrod, základní a emitorové proudy. A na obrázku 6b ve formě konstrukce dvou diod, což je často používá se při testování tranzistoru pomocí multimetru.