схемы включения. Схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером

Одним из типов трехэлектродных полупроводниковых приборов являются биполярные транзисторы. Схемы включения зависят от того, какая у них проводимость (дырочная или электронная) и выполняемые функции.

Классификация

Транзисторы разделяют на группы:

1. По материалам: чаще всего используются арсенид галлия и кремний.
2. По частоте сигнала: низкая (до 3 МГц), средняя (до 30 МГц), высокая (до 300 МГц), сверхвысокая (выше 300 МГц).
3. По максимальной мощности рассеивания: до 0,3 Вт, до 3 Вт, более 3 Вт.
4. По типу устройства: три соединенных слоя полупроводника с поочередным изменением прямого и обратного способов примесной проводимости.

Как работают транзисторы?

Наружные и внутренний слои транзистора соединены с подводящими электродами, называемыми соответственно эмиттером, коллектором и базой.

Транзисторные ключи. Схема, принцип работы

Что называют транзисторными ключами? Как они выглядят? Как функционируют? Как используются на. ..

Эмиттер и коллектор не отличаются друг от друга типами проводимости, но степень легирования примесями у последнего значительно ниже. За счет этого обеспечивается увеличение допустимого выходного напряжения.

База, являющаяся средним слоем, обладает большим сопротивлением, поскольку сделана из полупроводника со слабым легированием. Она имеет значительную площадь контакта с коллектором, что улучшает отвод тепла, выделяющегося из-за обратного смещения перехода, а также облегчает прохождение неосновных носителей – электронов. Несмотря на то что переходные слои основаны на одном принципе, транзистор является несимметричным устройством. При перемене мест крайних слоев с одинаковой проводимостью невозможно получить аналогичные параметры полупроводникового устройства.

Схемы включения биполярных транзисторов способны поддерживать его в двух состояниях: он может быть открытым или закрытым. В активном режиме, когда транзистор открыт, эмиттерное смещение перехода сделано в прямом направлении. Чтобы наглядно это рассмотреть, например, на полупроводниковом триоде типа n-p-n, на него следует подать напряжение от источников, как изображено на рисунке ниже.

Граница на втором коллекторном переходе при этом закрыта, и через нее ток протекать не должен. Но на практике происходит обратное из-за близкого расположения переходов друг к другу и их взаимного влияния. Поскольку к эмиттеру подключен «минус» батареи, открытый переход позволяет электронам поступать в зону базы, где происходит их частичная рекомбинация с дырками – основными носителями. Образуется базовый ток I_б. Чем он сильней, тем пропорционально больше ток на выходе. На этом принципе работают усилители на биполярных транзисторах.

Через базу происходит исключительно диффузионное перемещение электронов, поскольку там нет действия электрического поля. Благодаря незначительной толщине слоя (микроны) и большой величине градиента концентрации отрицательно заряженных частиц, почти все из них попадают в область коллектора, хотя сопротивление базы достаточно велико. Там их втягивает электрическое поле перехода, способствующее их активному переносу. Коллекторный и эмиттерный токи практически равны между собой, если пренебречь незначительной потерей зарядов, вызванных рекомбинацией в базе: I_э = I_б + I_к.

Что это — транзистор и каково его назначение

Так что такое транзистор ? Многим людям, которые так или иначе сталкиваются с электрическими и…

Параметры транзисторов

1. Коэффициенты усиления по напряжению U_эк/U_бэ и току: β = I_к/I_б (фактические значения). Обычно коэффициент β не превышает значения 300, но может достигать величины 800 и выше.
2. Входное сопротивление.
3. Частотная характеристика – работоспособность транзистора до заданной частоты, при превышении которой переходные процессы в нем не успевают за изменениями подаваемого сигнала.

Биполярный транзистор: схемы включения, режимы работы

Режимы работы отличаются в зависимости от того, как собрана схема. Сигнал должен подаваться и сниматься в двух точках для каждого случая, а в наличии имеются только три вывода. Отсюда следует, что один электрод должен одновременно принадлежать входу и выходу. Так включаются любые биполярные транзисторы. Схемы включения: ОБ, ОЭ и ОК.

1. Схема с ОК

Схема включения биполярного транзистора с общим коллектором: сигнал поступает на резистор R_L, который входит также в коллекторную цепь. Такое подключение называют схемой с общим коллектором.

Этот вариант создает только усиление по току. Преимущество эмиттерного повторителя состоит в создании большого сопротивления входа (10-500 кОм), что позволяет удобно согласовывать каскады.

2. Схема с ОБ

Схема включения биполярного транзистора с общей базой: входящий сигнал поступает через С₁, а после усиления снимается в выходной коллекторной цепи, где электрод базы является общим. В таком случае создается усиление по напряжению аналогично работе с ОЭ.

Недостатком является небольшое сопротивление входа (30-100 Ом), и схема с ОБ применяется как генератор колебаний.

3. Схема с ОЭ

Во многих вариантах, когда применяются биполярные транзисторы, схемы включения преимущественно делаются с общим эмиттером. Питающее напряжение подается через нагрузочный резистор R_L, а к эмиттеру подключается отрицательный полюс внешнего питания.

Переменный сигнал со входа поступает на электроды эмиттера и базы (V_in), а в коллекторной цепи он становится уже больше по величине (V_CE). Основные элементы схемы: транзистор, резистор R_L и цепь выхода усилителя с внешним питанием. Вспомогательные: конденсатор С₁, препятствующий прохождению постоянного тока в цепь подаваемого входного сигнала, и резистор R₁, через который транзистор открывается.

В коллекторной цепи напряжения на выходе транзистора и на резисторе R_L вместе равны величине ЭДС: V_CC = I_CR_L + V_CE.

Таким образом, небольшим сигналом V_in на входе задается закон изменения постоянного напряжения питания в переменное на выходе управляемого транзисторного преобразователя. Схема обеспечивает возрастание входного тока в 20-100 раз, а напряжения — в 10-200 раз. Соответственно, мощность также повышается.

Недостаток схемы: небольшое сопротивление входа (500-1000 Ом). По этой причине появляются проблемы в формировании каскадов усиления. Выходное сопротивление составляет 2-20 кОм.

Приведенные схемы демонстрируют, как работает биполярный транзистор. Если не принять дополнительных мер, на их работоспособность будут сильно влиять внешние воздействия, например перегрев и частота сигнала. Также заземление эмиттера создает нелинейные искажения на выходе. Чтобы повысить надежность работы, в схеме подключают обратные связи, фильтры и т. п. При этом коэффициент усиления снижается, но устройство становится более работоспособным.

Режимы работы

На функции транзистора влияет значение подключаемого напряжения. Все режимы работы можно показать, если применяется представленная ранее схема включения биполярного транзистора с общим эмиттером.

1.

Режим отсечки

Данный режим создается, когда значение напряжения V_БЭ снижается до 0,7 В. При этом эмиттерный переход закрывается, и коллекторный ток отсутствует, поскольку нет свободных электронов в базе. Таким образом, транзистор заперт.

2. Активный режим

Если на базу подать напряжение, достаточное, чтобы открыть транзистор, появляется небольшой входной ток и повышенный на выходе, в зависимости от величины коэффициента усиления. Тогда транзистор будет работать как усилитель.

3. Режим насыщения

Режим отличается от активного тем, что транзистор полностью открывается, и ток коллектора достигает максимально возможного значения. Его увеличения можно достигнуть только за счет изменения прикладываемой ЭДС или нагрузки в цепи выхода. При изменении базового тока коллекторный не меняется. Режим насыщения характеризуется тем, что транзистор предельно открыт, и здесь он служит переключателем во включенном состоянии. Схемы включения биполярных транзисторов при объединении режимов отсечки и насыщения позволяют создавать с их помощью электронные ключи.

Все режимы работы зависят от характера выходных характеристик, изображенных на графике.

Их можно наглядно продемонстрировать, если будет собрана схема включения биполярного транзистора с ОЭ.

Если отложить на осях ординат и абсцисс отрезки, соответствующие максимально возможному коллекторному току и величине напряжения питания V_CC, а затем соединить их концы между собой, получится линия нагрузки (красного цвета). Она описывается выражением: I_C = (V_CC — V_CE)/R_C. Из рисунка следует, что рабочая точка, определяющая ток коллектора I_C и напряжение V_CE, будет смещаться по нагрузочной линии снизу вверх при увеличении тока базы I_В.

Зона между осью V_CE и первой характеристикой выхода (заштрихована), где I_В = 0, характеризует режим отсечки. При этом обратный ток I_C ничтожно мал, а транзистор закрыт.

Самая верхняя характеристика в точке А пересекается с прямой нагрузки, после которой при дальнейшем увеличении I_В коллекторный ток уже не изменяется. Зоной насыщения на графике является заштрихованная область между осью I_C и самой крутой характеристикой.

Как ведет себя транзистор в разных режимах

Транзистор работает с переменными или постоянными сигналами, поступающими во входную цепь.

Биполярный транзистор: схемы включения, усилитель

Большей частью транзистор служит в качестве усилителя. Переменный сигнал на входе приводит к изменению его выходного тока. Здесь можно применить схемы с ОК или с ОЭ. В выходной цепи для сигнала требуется нагрузка. Обычно используют резистор, установленный в выходной коллекторной цепи. Если его правильно выбрать, величина выходного напряжения будет значительно выше, чем входного.

Работу усилителя хорошо видно на временных диаграммах.

Когда преобразуются импульсные сигналы, режим остается тем же, что и для синусоидальных. Качество преобразования их гармонических составляющих определяется частотными характеристиками транзисторов.

Работа в режиме переключения

Транзисторные ключи предназначены для бесконтактной коммутации соединений в электрических цепях. Принцип заключается в ступенчатом изменении сопротивления транзистора. Биполярный тип вполне подходит под требования ключевого устройства.

Заключение

Полупроводниковые элементы используются в схемах преобразования электрических сигналов. Универсальные возможности и большая классификация позволяют широко применять биполярные транзисторы. Схемы включения определяют их функции и режимы работы. Многое также зависит от характеристик.

Основные схемы включения биполярных транзисторов усиливают, генерируют и преобразуют входные сигналы, а также переключают электрические цепи.

СХЕМЫ «НЕ ПО ПРАВИЛАМ»

ЮТ 1985 №5

Транзисторы вошли в практическую радиоэлектронику уже тридцать с лишним лет назад, но и сегодня они все еще преподносят исследователям сюрпризы. Вот один из них.

Полупроводниковые генераторы, разработанные харьковским изобретателем Е. П. Максимчуком, по всем правилам схемотехники работать не должны: необычайно малы напряжения питания транзисторов. Но они работают. Работают вопреки отсутствию убедительного теоретического объяснения. Убедиться в этом вы можете сами.

На рисунке приведена схема полевого проволочного телеграфа для игры «Зарница». Основа её -генератор, собранный на транзисторе V1. Выходное напряжение генератора без нагрузки достигает 80 В при напряжении питания всего лишь 0,2-0,3 В. Это одна из особенностей схемы: как известно «по науке», для работы транзистору обычно необходимо напряжение питания в несколько вольт (полуторавольтовый источник питания в данном случае выбран только потому, что сухой элемент или аккумулятор с напряжением питания в доли вольта трудно найти). Другая, не менее удивительная особенность этой схемы — необычное включение транзистора: между его базой и коллектором нет привычного сопротивления, задающего транзистору смещение. После подключения наушников (их сопротивление должно быть не ниже 1 кОм) амплитуда сигнала падает до 30В. Этого напряжения вполне достаточно для громкого звукового сигнала. Схема может работать до полного разряда элемента.

Трансформатор Тр1 имеет два обмотки, намотанные на броневом ферритовом сердечнике с магнитной проницаемостью 2000, диаметром 13 мм. Обмотка 1 содержит 200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,13 мм; обмотка 2 — 20 витков того же провода диаметром 0,3 мм.

Поговорим еще немного о возможностях применения подобной «неправильной» схемы.

Например, этим генератором можно проверять работоспособность трактов средневолновых и длинноволновых радиоприемников. Спектр импульсного сигнала с периодом звуковой частоты достаточно широк и определяется на низких частотах периодом, а на высоких — длительностью импульса и его фронтов. В результате практически оказывается перекрытым диапазон частот от 1000 Гц до 1,5 МГц. Таким образом, можно собрать «щуп-генератор», который позволит оперативно исследовать работоспособность как НЧ, так и ВЧ — тракта приемника. Поскольку напряжение холостого хода на выходе генератора довольно высоко (80-100В), нет необходимости подключать его к антенне непосредственно. Достаточно лишь поднести щуп к антенному гнезду или к ферритовой антенне. Поскольку полоса излучаемых частот очень широка, ни о какой настройке приемника говорить не приходится. Если возникнет необходимость снизить напряжение генератора, достаточно будет нагрузить его сопротивлением примерно в 1 кОм, предусмотрев делитель напряжения (см. рис.). Коэффициент деления можно выбрать любым по необходимости. Следует лишь соблюсти одно условие: Rl + R2>= 1 кОм.

Следует отметить еще одну особенность работы транзистора в «неправильном» режиме: частота сигнала очень сильно зависит от температуры окружающей среды. Этот эффект можно использовать для регистрации температуры, используя транзистор как датчик. Изменение периода колебаний в зависимости от температуры происходит почти линейно, причем чувствительность такого термометра достаточно высока.

Транзистор в режиме низковольтного питания можно применять также как генератор непрерывных гармонических колебаний и в диапазоне высоких частот — для этого придется использовать сверхвысокочастотные (СВЧ) транзисторы. На рисунке — пример такой схемы на транзисторе КТ904А. Частота генерации такой схемы при L1=0,62 мкГн и L2=1,32 мкГн будет лежать в пределах 20 МГц. Сигнал на выходе генератора гармонический, и если исключить температурное воздействие, то стабильность этого генератора будет достаточно высокой: не хуже 10^-4 в течение 1 часа. При напряжении питания 0,5-0,7В с него можно получить амплитуду гармонического колебания высокой частоты около 6 В при нагрузке 3,6-5,1 кОм. Генератор можно согласовать и на низкоомиую нагрузку (скажем, 51 Ом), но при этом возрастет ток потребления от источника питания, который может доходить до 50 и более мА. Амплитуда выходного напряжения при этом может составлять около 2 В.

Такой генератор можно использовать в качестве задающего генератора фиксированной частоты в передающих устройствах различных радиоуправляемых моделей. Преимущество этого генератора перед обычным в том, что его можно жестко застабилизиро-вать по питанию, от изменения которого генератор практически не будет зависеть. Только имейте в виду, что эксплуатация приёмно-передающих радиоустройств независимо от их назначения требует соответствующего разрешения Государственной инспекции электросвязи.

Разумеется, приведенные схемы не исчерпывают возможности применения транзистора в режиме работы с необычно малым напряжением питания.

Инженер В. МИНСТЕР.

ГЕНЕРАТОР ВЧ С НИЗКОВОЛЬТНЫМ ПИТАНИЕМ

Радиоконструктор 2002 №1

Особенность этого генератора в том, что при напряжении питания 0,5-1,5 В он способен выдавать высокочастотный гармонический сигнал на нагрузке 50 Ом мощностью до 0,06 Вт, потребляя, при этом, ток около 50 mA и обеспечивая стабильность частоты не хуже 10^-4 в час.

Его можно использовать в качестве основы для различных миниатюрных пультов радиоуправления системами сигнализации.

При индуктивностях катушек, указанных на схеме, он генерирует на частоте около 27 Мгц.

Более точно вывести его на нужную частоту можно, выполнив подстройку индуктивностей катушек по методу последовательных приближений, так чтобы на нужной частоте, при нужном напряжении питания он обеспечивал максимальную выходную мощность.

BACK

Схема транзистора, детали и клеммы

Транзистор представляет собой полупроводниковое электронное устройство, которое действует как усилитель или электронный переключатель. Это самый важный и полезный электронный компонент электронной техники. Практически во всех электронных устройствах используются транзисторы, ведь без транзистора цифровую схему построить невозможно. Типичный транзистор представляет собой трехслойное устройство и имеет как минимум три вывода для подключения к внешней электрической или электронной схеме. Транзистор может работать и как усилитель, и как переключатель в аналоговых схемах, и как переключатель в цифровых схемах. Транзистор предлагается в 1947 и изменили мир технологий и техники.

Запчасти для транзисторов

Доступны различные типы транзисторов в зависимости от их конструкции, характеристик и принципа работы. Здесь мы поговорим о BJT или транзисторе с биполярным переходом. Термин «болар» подразумевает, что здесь оба носителя означают электроны и дырки, отвечающие за проводимость тока. Это самый распространенный маломощный транзистор. С другой стороны, в однопереходном транзисторе за проводимость тока отвечает любая дырка или электрон. Существует два типа транзисторов с биполярным соединением — транзистор PNP и транзистор NPN. Основные три части этих обоих типов транзисторов:

1. Полупроводниковые слои (слой P-типа или слой N-типа)
2. Соединение
3. Клеммы

Транзистор PNP состоит из двух слоев P-типа и одного слоя N-типа, тогда как транзистор NPN состоит из двух Слои N-типа и один слой P-типа.

Переход в транзисторе представляет собой барьер, который изначально препятствует протеканию электрического тока. Подавая на него напряжение и изменяя приложенный ток, можно управлять.

Клеммы помогают подключить все слои транзистора к внешней цепи.

Клеммы транзистора

В основном есть три клеммы биполярного транзистора,

1. Коллектор
2. База
3. Эмиттер

Коллектор является положительным выводом транзистора, а эмиттер отрицательный вывод транзистора и основание общее, как правило, оно связано с землей.

Транзистор с эффектом поля имеет три вывода, названных как,

1. Источник
2. Затвор
3. Слив

Читайте также:  

Схема транзистора

Здесь вы можете увидеть схему транзистора NPN,

На рисунке (1) показана реальная физическая схема и клеммы NPN транзистор. Если вы держите транзистор плоской стороной к лицу, то левая клемма является коллектором, средняя клемма — базой, а правая клемма — эмиттером. На рисунке (2) показана символическая схема транзистора NPN. А на рисунке (3) показана конструктивная схема. Здесь, как видите, у него есть два слоя n-типа и один слой p-типа. Кроме того, вы можете видеть, что он имеет три слоя и два соединения. Оба слоя n-типа подключены к коллектору и эмиттеру, тогда как слой p-типа подключен к базе.

Здесь вы можете увидеть схему транзистора PNP,

Вы можете увидеть в транзисторе PNP два слоя p-типа и один слой n-типа. Слои p-типа соединены с коллектором и эмиттером, тогда как слой n-типа подключен к базе.

См. также:  

• Различия между аналоговой, цифровой и силовой электроникой
• Символ, схема, характеристики, конструктивная схема БТИЗ
• Применение твердотельных реле, преимущества перед обычными реле
• [Объяснение] Применение и преимущества SCR
• Основная цель использования обратноходового или обратноходового диода

Благодарим вас за посещение веб-сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Ответ: d) Покажите с помощью диаграммы, как вы…

1 Введение2 Напряжение и ток3 Сопротивление4 Закон Ома, мощность и энергия5 Последовательные цепи постоянного тока6 Параллельные цепи постоянного тока7 Последовательно-параллельные цепи8 Методы анализа и избранные темы (постоянный ток) 9 Теоремы о сетях10 Конденсаторы11 Катушки индуктивности12 Магнитные цепи13 Синусоидальные переменные формы сигналов14 Основные элементы и вектора15 Серийные цепи переменного тока16 Параллельные цепи переменного тока17 Последовательно-параллельные сети переменного тока18 Методы анализа и избранные темы (ac)19Сетевые теоремы (ac)20 Мощность (ac)21 Резонанс22 Децибелы, фильтры и диаграммы Боде23 Трансформаторы24 Многофазные системы25 Импульсные формы сигналов и отклик R-c26 Несинусоидальные цепи expand_more

Вопросы к главам expand_more

9000 2 Задача 1P: Посетите местную библиотеку ( в школе или дома) и опишите объем литературы. .. Задача 2P: Выберите область, представляющую особый интерес в этой области, и напишите очень краткий отчет об истории… Задача 3P: Выберите человека значение в этой области и написать очень краткий обзор его или… Задача 4P: В недавней гонке на время Тур де Франс участник проехал 30,5 миль в гонке на время за 1 час, 10… Задача 5P: За пределами Скорость в США измеряется в километрах в час (км/ч), а не в милях в час… Задача 6PПроблема 7P: Питчер может бросить бейсбольный мяч на 95 миль в час. Какова скорость в футах в секунду? Как долго… Задача 8P: Есть ли какие-либо относительные преимущества, связанные с метрической системой по сравнению с английской системой… Задача 9P: Какая из четырех систем единиц, представленных в Таблице 1.1, имеет наименьшие единицы измерения длины, массы,. ..Задача 10P: Какая система таблицы 1.1 ближе всего по определению к системе СИ? Как работают две системы… Задача 11P: Какова комнатная температура (68F) в системах MKS, CGS и SI? Задача 12P: Сколько футо-фунтов энергии связано с 1000 Дж? Задача 13P: В Европе рост мужчины или женщины измеряется в сантиметрах, а его или ее вес в.

.. Задача 14P: Во всем мире в большинстве стран используется стоградусная шкала, а не шкала Фаренгейта… Задача 15P: Запишите следующие числа с точностью до десятых. -место точность. 14,6026 056,0420 1,046,06 1/6Задача 16P. Повторите задачу 15 с точностью до сотых. Задача 17P. Повторите задачу 15 с точностью до тысячных. ..Проблема 19P: Используя только те степени десяти, которые перечислены в таблице 1.2, выразите следующие числа в том, что кажется… Задача 20P: Выполните следующие операции с точностью до сотых: 4200+48 000 9104+3,6105 0,51036105… Задача 21PЗадача 22P: Выполните следующие операции с точностью до сотых: (50 000)(0,002) 22000,002… Задача 23P: Выполните следующие операции: следующие операции до сотых -точность: 20000,00008 0,0044106 0,0002200,00005… Задача 25P Задача 26P: Выполните следующие операции с точностью до сотых: (200)2 (5103)3 (0,004)(3103)2… Задача 27P: Выполните следующие действия операции с точностью до сотых: (300)2(100)3104 [ (40,000)2 ][ (20)3… Задача 28P: Запишите следующие числа в научном и инженерном представлении с точностью до сотых: 20,46 50,420… Задача 29P: Запишите следующие числа в инженерной и инженерной записи до десятых разрядов: 5102 0,4510+2… Задача 30P: Выполните следующие операции и оставьте ответ в инженерной записи: (6103)(4104)=… Задача 31P: Заполните пробелы следующих преобразований: 6104= 106 0,4103= 106 50105= 103= 106 = 109 12107=… Задача 32P: Выполните следующие преобразования: 0,05 с в миллисекунды 2000 с в миллисекунды 0,04 мс в… Задача 33P : Выполните следующие преобразования с точностью до десятых: 1,5 мин в секунды 210-2h в секунды… Задача 34P: Выполните следующие метрические преобразования с точностью до десятых: 12103 м 80 мм в сантиметры 60 см… Задача 35P : Выполните следующие преобразования между системами с точностью до сотых долей: 100 дюймов в метры 4… Задача 36P: Что такое миля в футах, ярдах, метрах и километрах? Задача 37P: Преобразование 60 миль в час в метры в секунду. Задача 38P: Сколько времени потребуется бегуну, чтобы пробежать 10 км, если поддерживать темп 6,5 мин/миль? Задача 39П: Кварталы имеют диаметр около 1 дюйма.