Charakterystyka tranzystorów bipolarnych

Na samym końcu poprzedniej części artykułu dokonano „odkrycia”. Oznacza to, że mały prąd podstawowy kontroluje duży prąd kolektora. To jest właśnie główna właściwość. tranzystor, jego zdolność do wzmacniania sygnałów elektrycznych. Aby kontynuować dalszą narrację, należy zrozumieć, jak duża jest różnica tych prądów i jak ta kontrola zachodzi.

Aby lepiej przypomnieć, co się mówi, rysunek 1 pokazuje tranzystor n-p-n z zasilaczami dla bazy i obwodów kolektora do niej podłączonych. Ten rysunek został już pokazany. w poprzedniej części artykułu.

Mała uwaga: wszystko, co mówi się o tranzystorze struktury n-p-n, jest całkiem prawdziwe w przypadku tranzystora p-n-p. Tylko w tym przypadku biegunowość źródeł zasilania powinna zostać odwrócona. A w samym opisie „elektrony” powinny być zastąpione „dziurami”, gdziekolwiek występują. Ale obecnie tranzystory o strukturze n-p-n są bardziej nowoczesne, bardziej pożądane, dlatego mówi się głównie o nich.

Rycina 1

Tranzystor niskiej mocy. Napięcia i prądy

Napięcie przykładane do złącza emitera (jak powszechnie nazywane jest połączenie baza-emiter) jest niskie w przypadku tranzystorów małej mocy, nie więcej niż 0,2 ... 0,7 V, co pozwala na wytworzenie prądu kilkudziesięciu mikroamperów w obwodzie podstawowym. Prąd bazowy a napięcie bazowe - nazywany jest emiter charakterystyka wejściowa tranzystora, który jest usuwany przy stałym napięciu kolektora.

Napięcie rzędu 5 ... 10 V jest przykładane do złącza kolektora tranzystora małej mocy (jest to dla naszych badań), chociaż może być więcej. Przy takich napięciach prąd kolektora może wynosić od 0,5 do kilkudziesięciu miliamperów. Cóż, tylko w ramach artykułu ograniczymy się do takich ilości, ponieważ uważa się, że tranzystor ma niską moc.

Charakterystyka transmisji

Jak wspomniano powyżej, mały prąd podstawowy steruje dużym prądem kolektora, jak pokazano na ryc. 2. Należy zauważyć, że prąd bazowy na wykresie jest wskazany w mikroamperach, a prąd kolektora w miliamperach.

Rycina 2

Jeśli dokładnie monitorujesz zachowanie krzywej, możesz zauważyć, że dla wszystkich punktów na wykresie stosunek prądu kolektora do prądu bazowego jest taki sam. Aby to zrobić, należy zwrócić uwagę na punkty A i B, dla których stosunek prądu kolektora do prądu podstawowego wynosi dokładnie 50. Będzie to BIEŻĄCE PRZYSPIESZENIE, oznaczone symbolem h21e - wzmocnienie prądu.

h21e = Ik / Ib.

Znając ten stosunek, nie jest trudno obliczyć prąd kolektora Ik = Ib * h21e

Ale w żadnym wypadku nie powinieneś myśleć, że zysk wszystkich tranzystorów wynosi dokładnie 50, jak na rysunku 2. W rzeczywistości, w zależności od rodzaju tranzystora, waha się od jednostek do kilkuset, a nawet tysięcy!

Jeśli chcesz poznać zysk dla konkretnego tranzystora, który leży na stole, jest to dość proste: nowoczesne multimetry z reguły mają tryb pomiaru h21e. Następnie wyjaśnimy, jak określić wzmocnienie za pomocą konwencjonalnego amperomierza.

Nazywa się zależność prądu kolektora od prądu podstawowego (ryc. 2) odpowiedź tranzystora. Rysunek 3 pokazuje rodzinę charakterystyk przenoszenia tranzystora, gdy jest on włączony zgodnie z obwodem z OE. Charakterystyki są pobierane przy stałym napięciu kolektor-emiter.

Rysunek 3. Rodzina charakterystyk przenoszenia tranzystora, gdy jest on włączony zgodnie ze schematem z OE

Jeśli przyjrzysz się bliżej tej rodzinie, możesz wyciągnąć kilka wniosków.Po pierwsze, charakterystyka przenoszenia jest nieliniowa, jest to krzywa (chociaż na środku krzywej znajduje się odcinek liniowy). Ta krzywa prowadzi do zniekształceń nieliniowych, jeśli tranzystor służy do wzmocnienia sygnału, na przykład audio. Dlatego musimy „przesunąć” punkt pracy tranzystora do liniowej części charakterystyki.

Po drugie, charakterystyki brane przy różnych napięciach Uke1 i Uke2 są w równej odległości (w równej odległości od siebie). To pozwala nam wnioskować, że wzmocnienie tranzystora (określone przez kąt krzywej do osi współrzędnych) nie zależy od napięcia kolektor-emiter.

Po trzecie, cechy nie zaczynają się od początku. Sugeruje to, że nawet przy zerowym prądzie podstawowym część prądu przepływa przez kolektor. Jest to dokładnie prąd początkowy, który został opisany w poprzedniej części artykułu. Prąd początkowy dla obu krzywych jest różny, co wskazuje, że zależy on od napięcia na kolektorze.

Jak usunąć charakterystykę transferu

Najłatwiejszym sposobem na usunięcie tej cechy jest włączenie tranzystora zgodnie z obwodem pokazanym na rysunku 4.

Rycina 4

Obracając pokrętłem potencjometru R, możesz zmienić bardzo mały prąd podstawowy Ib, co doprowadzi do proporcjonalnej zmiany dużego prądu kolektora Ik. Taki „twórczy” proces, jak obrót pokrętła potencjometru, mimowolnie sugeruje: „Czy można w jakiś sposób zautomatyzować ten proces skręcania pokrętła?” Okazuje się, że możesz.

Aby to zrobić, zamiast potencjometru wystarczy podłączyć szeregowo źródło napięcia przemiennego, na przykład mikrofon węglowy, obwód oscylacyjny anteny lub detektor odbiornika. Wtedy to napięcie przemienne będzie sterować prądem kolektora tranzystora, jak pokazano na rysunku 5.

Rycina 5

W tym obwodzie bateria EB-e działa jako źródło polaryzacji dla punktu pracy tranzystora, a sygnał napięcia przemiennego zostanie wzmocniony. Jeśli zastosujesz sygnał przemienny, na przykład sinusoidę, bez uprzedzeń, wówczas dodatnie półcykly otworzą tranzystor, a może nawet wzmocnią.

Ale ujemne półokresy tranzystor jest po prostu zamknięty, więc nie tylko nie wzmocni się, ale nawet nie przejdzie przez tranzystor. To mniej więcej tak, jakby połączyć głośnik z diodą: zamiast przyjemnej muzyki i głosów można usłyszeć niezrozumiały świszczący oddech.

Ale dość często wzmacniają prąd stały, podczas gdy tranzystor działa w trybie kluczowym, jak przekaźnik. Ta aplikacja jest najczęściej spotykana w obwodach cyfrowych. W następnym artykule zaczniemy rozważać różne tryby działania tranzystora w trybie kluczowym, jako najprostszym i najbardziej zrozumiałym.

Tranzystorowe obwody przełączające

Rysunek 6. Obwody przełączające tranzystor

Do tej pory tranzystor pojawiał się przed nami jako trzy kwadraty z literami n i p. Na rycinie 6a pokazano tranzystor jak w prawdziwym obwodzie elektrycznym. Biegunowość podłączenia napięcia, nazwy elektrod, prądy podstawy i emitera są natychmiast wyświetlane. I na ryc. 6b, w postaci konstrukcji dwóch diod, co często jest stosowany podczas testowania tranzystora za pomocą multimetru.