La o anumită etapă de timp, toate lămpile electronice familiare au fost înlocuite cu tranzistori. Și acest lucru nu este surprinzător, deoarece acestea sunt mult mai mici, mai fiabile și utilizează mult mai puțină energie. Un număr atât de mare de aspecte pozitive a condus la faptul că astăzi tranzistorii bipolari sunt elementele principale ale aproape tuturor circuitelor amplificatoare.
Tabelul de conținut:
Cuprins
Componente ale dispozitivului
Tranzistorul bipolar este împărțit în trei părți principale:
- Emitorul este unul dintre straturile semiconductorului, sarcina sa este de a injecta purtători de sarcină în bază (stratul său).
- Baza este unul dintre straturile semiconductorului, este considerat stratul principal într-un tranzistor.
- Colectorul este un strat de semiconductor a cărui sarcină este să colecteze toate sarcinile care au trecut prin bază.
În general, zona emițătorului este puțin mai îngustă decât zona colectorului. Deoarece baza este fabricată din semiconductor slab aliat, aceasta este foarte subțire. Ca urmare a faptului că zona de contact dintre emitor și bază este mult mai îngustă decât cea dintre bază și colector, pur și simplu nu este posibil să se schimbe colectorul și emitorul, chiar și cu mare dorință. Această situație conduce la faptul că tranzistorul bipolar este considerat un dispozitiv în care nu există simetrie .
Editorii site-ului vă sfătuiesc să vă familiarizați cu descrierea principiului de funcționare a tranzistorului cu efect de câmp în cuvinte simple.
Tranzistor bipolar — principiu de funcționare
Principiul de funcționare al tranzistorului bipolar este prezentat mai jos.
Atunci când tranzistorul este pornit în modul de câștig, joncțiunea emitorului se deschide, iar joncțiunea colectorului se închide. Acest lucru se întâmplă ca urmare a conectării surselor de alimentare.
Datorită faptului că joncțiunea emitorului se află în poziție deschisă, curentul de emițător trece prin ea , acesta fiind generat de trecerea găurilor de la stratul de bază al tranzistorului la emitor și de trecerea similară a electronilor de la emitor la stratul de bază.
Ca urmare, curentul emițătorului constă din două părți principale, un curent de găuri și un curent de electroni.
Pentru a determina raportul de injecție, trebuie înțeles nivelul de eficiență al emițătorului.
Injecția de sarcină este deplasarea elementelor care conțin sarcină din zona în care acestea au jucat un rol major în zona în care au devenit neimportante.
Electronii se recombină în stratul de bază al tranzistorului, iar concentrația lor este refăcută de partea pozitivă a sursei EG. Ca urmare, circuitul electric al stratului de bază al tranzistorului bipolar conține un curent destul de slab.
Și acei electroni care pur și simplu nu au avut timp să cedeze procesului de recombinare în stratul de bază, cu ajutorul efectului de accelerare a tranziției colectorului închis se deplasează în acesta, iar formarea curentului de colector. Ca urmare, se observă extracția sarcinilor electrice (trecerea elementelor care conțin o sarcină din zona în care au jucat un rol minor în zona în care joacă un rol major).
Acesta este întregul principiu de funcționare al tranzistorului bipolar.
Moduri de funcționare a dispozitivului
În acest moment, se disting următoarele moduri de funcționare ale tranzistorului bipolar:
- Modul invers activ. În acest caz, tranziția dintre straturile de bază și colector este deschisă, iar tranziția dintre bază și emitor este închisă. Proprietățile de amplificare în acest mod sunt foarte slabe, astfel încât în această stare tranzistorii sunt utilizați în cele mai rare situații.
- Saturație. Ambele tranziții de mai sus sunt în stare deschisă. Ca urmare, elementele colectorului și emițătorului, care conțin sarcină, se deplasează către stratul de bază, unde are loc recombinarea lor activă cu elementele de bază ale bazei. Datorită cantității excesive de sarcini, are loc o scădere a rezistenței bazei și se observă o scădere a tranzițiilor p — n. În modul saturație, circuitul tranzistorului are aspectul unui scurtcircuit, iar acest element este reprezentat în rolul de punct echipotențial.
- Modul de întrerupere. Ambele tranziții în tranzistorul bipolar sunt închise, respectiv, există o încetare a curentului purtătorilor de sarcină principali între straturile colector și emitor. Curenții purtătorilor de sarcină secundari sunt capabili să genereze doar curenți neghidați și mici. Ca urmare a rarității stratului de bază și a mișcării purtătorilor de sarcină, rezistența curenților de mai sus crește într-o mare măsură. Din cauza acestei funcționări, se consideră adesea că un dispozitiv care funcționează în acest mod este un circuit întrerupt.
- Modul barieră. În acest mod, stratul de bază este scurtcircuitat direct sau prin intermediul unui mic rezistor la stratul colector. În acest caz, este necesar să se includă o rezistență în circuitul colectorului sau emitorului, care începe să stabilească curentul prin tranzistor. O astfel de operațiune duce la formarea echivalentului unui circuit de diodă, care are o rezistență serie. Într-o astfel de stare a dispozitivului, circuitul este capabil să funcționeze la diferite condiții de temperatură și cu o varietate de parametri ai tranzistorului.
Schemele de includere a tranzistoarelor de tip bipolar
Datorită faptului că tranzistorul are trei contacte, acesta ar trebui să fie alimentat de la 2 surse, a căror sumă formează patru pini. Acest lucru duce la alimentarea unuia dintre contactele dispozitivului de la surse diferite de tensiune de același semn.
Ținând cont de contactul în care este aplicată tensiunea, există trei tipuri de scheme de tranzistoare bipolare:
- cu strat de emițător;
- cu strat colector;
- cu strat de bază.
Fiecare dintre schemele de mai sus are propriile sale avantaje și dezavantaje.
Circuit comun cu strat de emițător
Acest circuit produce cel mai mare câștig de curent și tensiune. Aceste proprietăți îl fac cel mai comun circuit. În acest caz, există o joncțiune directă între emitor și straturile de bază și o joncțiune inversă între bază și colector. Iar faptul că acestea sunt alimentate cu o tensiune de același semn, contribuie la faptul că circuitul poate fi alimentat de o singură sursă.
Printre laturile negative ale circuitului poate fi subliniat faptul că creșterea frecvenței și a regimului de temperatură contribuie la o reducere semnificativă a proprietăților de amplificare ale dispozitivului. Ca urmare, trebuie remarcat faptul că, dacă este necesar să se opereze tranzistorul la frecvențe înalte, este de dorit să se renunțe la utilizarea acestei scheme.
Circuit comun al stratului de bază
Această schemă creează o amplificare medie a semnalului, dar este perfect potrivită pentru funcționarea la frecvențe înalte. Dacă același dispozitiv este operat mai întâi cu primul circuit și apoi cu acest circuit, va fi posibil să se observe o creștere semnificativă a frecvenței limită de amplificare. Datorită faptului că acest circuit are o impedanță de intrare scăzută și o impedanță de ieșire medie, acesta este cel mai bine utilizat în cazul amplificatoarelor de antenă în care impedanța de undă a cablurilor nu este mai mare de o sută de ohmi.
Printre dezavantaje se numără faptul că, pentru a alimenta dispozitivul, este necesar să se utilizeze 2 surse de alimentare.
Circuit cu strat de colector comun
Printre alte scheme, se remarcă prin faptul că există un transfer complet de tensiune înapoi la intrare — aceasta indică cea mai puternică reacție negativă.
Câștigul de curent este aproape egal cu valoarea prezentă în primul circuit. Dar nivelul câștigului de tensiune este foarte mic, care este unul dintre principalele dezavantaje ale acestui circuit.
Pentru a înțelege particularitățile tranzistorului bipolar și schemele sale este destul de simplu, principalul lucru este să încercați să intrați în el.
