Karakteristika ved bipolære transistorer

I slutningen af ​​den forrige del af artiklen blev der fundet en ”opdagelse”. Dens betydning er, at en lille basestrøm styrer en stor opsamlerstrøm. Dette er netop den vigtigste egenskab. transistor, dens evne til at forstærke elektriske signaler. For at fortsætte den videre fortælling er det nødvendigt at forstå, hvor stor forskellen på disse strømme er, og hvordan denne kontrol forekommer.

For bedre at huske, hvad der diskuteres, viser figur 1 en n-p-n-transistor med strømforsyninger til basis- og kollektorkredsløb forbundet til den. Denne tegning er allerede vist. i den foregående del af artiklen.

En lille bemærkning: alt, hvad der fortælles om transistoren i n-p-n-strukturen er helt sandt for p-n-p-transistoren. Kun i dette tilfælde bør strømkildernes polaritet vendes. Og i selve beskrivelsen skal "elektroner" erstattes med "huller", uanset hvor de forekommer. Men i øjeblikket er transistorer af n-p-n-strukturen mere moderne, mere efterspurgte, derfor handler det hovedsageligt om dem, der bliver fortalt.

Figur 1

Lav effekt transistor. Spændinger og strømme

Spændingen, der påføres emitterforbindelsen (som base-emitterforbindelsen ofte kaldes), er lav for laveffekttransistorer, ikke mere end 0,2 ... 0,7 V, hvilket tillader at der skabes en strøm på flere titalls mikroampe i basiskredsløbet. Basisstrøm kontra basespænding - emitter kaldes transistorindgangskarakteristik, der fjernes ved en fast kollektorspænding.

En spænding i størrelsesordenen 5 ... 10 V påføres til samlerforbindelsen til en laveffekttransistor (dette er til vores forskning), selvom det kan være mere. Ved sådanne spændinger kan kollektorstrømmen være fra 0,5 til flere titalls milliampere. Bare inden for rammerne af artiklen vil vi begrænse os til sådanne mængder, da det antages, at transistoren er laveffekt.

Transmissionskarakteristika

Som nævnt ovenfor styrer en lille basestrøm en stor kollektorstrøm, som vist i figur 2. Det skal bemærkes, at basisstrømmen på grafen er angivet i mikroampe, og kollektorstrømmen i milliampere.

Figur 2

Hvis du nøje overvåger kurvenes opførsel, kan du se, at for alle punkter i grafen er forholdet mellem kollektorstrøm og basestrøm det samme. For at gøre dette er det nok at være opmærksom på punkterne A og B, for hvilke forholdet mellem kollektorstrøm og basestrøm er nøjagtigt 50. Dette vil være den AKTUELLE ACCELERATION, der er angivet med symbolet h21e - nuværende gevinst.

h21e = Ik / Ib.

Når man kender dette forhold, er det ikke svært at beregne opsamlerstrømmen Ik = Ib * h21e

Men under ingen omstændigheder skal du tro, at gevinsten for alle transistorer er nøjagtigt 50, som i figur 2. Faktisk afhænger det af transistortypen fra enheder til flere hundrede og endda tusinder!

Hvis du har brug for at kende gevinsten for en bestemt transistor, der ligger på dit bord, er dette ganske enkelt: moderne multimetre har som regel en målingstilstand på h21e. Dernæst vil vi forklare, hvordan man bestemmer forstærkningen ved hjælp af et konventionelt ammeter.

Afhængigheden af ​​kollektorstrømmen af ​​basestrømmen (figur 2) kaldes transistorrespons. Figur 3 viser en familie af overførselsegenskaber for en transistor, når den tændes i henhold til et kredsløb med OE. Egenskaber tages ved en fast samler-emitter spænding.

Figur 3. Familien med overførselsegenskaber for transistoren, når den er tændt i henhold til skemaet med OE

Hvis du ser nærmere på denne familie, kan du drage flere konklusioner.For det første er overførselskarakteristikken ikke-lineær, det er en kurve (selvom der er en lineær sektion i midten af ​​kurven). Det er denne kurve, der fører til ikke-lineære forvrængninger, hvis transistoren bruges til at forstærke et signal, for eksempel en lyd. Derfor er det nødvendigt at "flytte" transistorens driftspunkt til en lineær del af karakteristikken.

For det andet er de karakteristika, der er taget ved forskellige spændinger Uke1 og Uke2, ensformige (ens afstand fra hinanden). Dette tillader os at konkludere, at transistorens forstærkning (bestemt af kurvens vinkel til koordinataksen) ikke afhænger af kollektor-emitter-spændingen.

For det tredje starter egenskaber ikke ved oprindelsen. Dette antyder, at selv ved nul basestrøm strømmer nogle strøm gennem opsamleren. Dette er nøjagtigt den indledende strøm, som blev beskrevet i den foregående del af artiklen. Begyndelsesstrømmen for begge kurver er forskellig, hvilket indikerer at det afhænger af spændingen på kollektoren.

Sådan fjernes overførselsegenskaben

Den nemmeste måde at fjerne denne egenskab er, hvis du tænder transistoren i henhold til kredsløbet vist i figur 4.

Figur 4

Ved at dreje på drejeknappen på potentiometeret R, kan du ændre en meget lille basestrøm Ib, hvilket vil føre til en proportional ændring af den store kollektorstrøm Ik. En sådan "kreativ" proces, som rotationen af ​​et potentiometer drejer sig ufrivilligt, antyder: "Er det muligt at automatisere denne drejningsproces på en eller anden måde?" Det viser sig, at du kan.

For at gøre dette, i stedet for et potentiometer, er det nok at tilslutte en vekslende spændingskilde, for eksempel en kulstofmikrofon, et oscillerende kredsløb for en antenne eller en detektor for en modtager fra EB-e-batterierne i serie. Derefter vil denne vekslende spænding kontrollere transistorens kollektorstrøm, som vist i figur 5.

Figur 5

I dette kredsløb fungerer EB-e-batteriet som en forspændingskilde for transistorens driftspunkt, og vekselstrømsspændingssignalet vil blive forstærket. Hvis du anvender et vekslende signal, for eksempel en sinus, uden bias, åbner de positive halvcyklusser transistoren og muligvis endda forstærker.

Men de negative halvperioder er transistoren simpelthen lukket, så ikke kun vil ikke forstærke, men endda ikke passere gennem transistoren. Det er omtrent det samme, som hvis du forbinder højttaleren gennem en diode: i stedet for behagelig musik og stemmer, kan du høre uforståelig pipende lyd.

Men ofte forstærker de jævnstrøm, mens transistoren fungerer i en nøgletilstand, som et relæ. Denne applikation findes oftest i digitale kredsløb. I den næste artikel er det med nøgletilstanden, som den enkleste og mest forståelige, at vi vil begynde at overveje de forskellige driftsformer for transistoren.

Transistor switching kredsløb

Figur 6. Transistorkoblings kredsløb

Indtil nu, i alle figurerne, optrådte transistoren foran os som tre firkanter med bogstaverne n og p. I figur 6a er transistoren vist som i et ægte elektrisk kredsløb. Polariteten i spændingsforbindelsen, navnene på elektroderne, basen og emitterstrømmene vises straks. Og i figur 6b i form af et design af to dioder, hvilket ofte er bruges til test af en transistor med en multimeter.