Pnp-транзистор: схема подключения. какая разница между pnp и npn-транзисторами?

Рабочие примеры

Электрические параметры

Существуют тысячи типов транзисторов с разными свойствами для разных целей. Важными параметрами являются

• допустимая нагрузка по току I _C (ток коллектора; от нескольких миллиампер до примерно 50 ампер),
• максимальное напряжение нагрузки U _CE (обратное напряжение коллектор-эмиттер; от нескольких вольт до нескольких сотен вольт),
• максимальная потеря мощности P _max (от нескольких милливатт до нескольких сотен ватт),
• коэффициент усиления по току B (примерно от 5 до примерно 1000) и
• частота среза (примерно от 10 кГц до примерно 100 ГГц).

1. Малосигнальные транзисторы (общее применение):
   • Корпус TO-92 (проводной): BC547B (транзистор npn) / BC557B (транзистор pnp): потери мощности P _max  = 0,50 Вт; Величина коллекторного тока I _C  ≤ 100 мА; Величина обратного напряжения U _CE  ≤ 45 В; Коэффициент усиления по току B ≈ 290 (при I _C  = 2 мА)
   • Корпус SOT-23 ( SMD ): BC817 (npn) / BC807 (pnp): P _max = 0,25 Вт; I _C  ≤ 500… 800 мА; U _CE  ≤ 45 В; B = 100… 600 (при I _C  = 100 мА); Частота передачи F _{T (мин.)} 100 МГц

   Цена на эти типы составляет около 3 центов за небольшие количества, а за большие количества цена снова значительно снижается.

2. Силовые транзисторы:
   • Корпус ТО-32N3055 (npn) / MJ2955 (pnp): P _max  = 115 Вт; I _C  ≤ 15 А; U _CEO  ≤ 60 В; B = 20… 70 (при I _C | = 4 A); Частота передачи не менее 0,8 МГц
   • Корпус ТО-220 , транзисторы Дарлингтона : TIP130… 132 (npn) / TIP135… 137 (pnp); Ток коллектора до 8 ампер, коэффициент усиления по току не менее 1000 (при токе коллектора 4 ампера), обратное напряжение от 60 до 100 вольт.

Транзисторы Дарлингтона объединяют два транзистора на одной микросхеме в одном корпусе, меньший из которых используется для управления базой большего в схеме эмиттерного повторителя . Коэффициент усиления по току двойного транзистора значительно выше (от 1000 до 30 000), чем у одиночного транзистора, но напряжение насыщения также (около 1 В). Напряжение BE примерно в два раза больше, чем у одиночного транзистора (1,4 В).

Жилищные конструкции

см. также: Список корпусов полупроводников

Дискретные биполярные транзисторы размещаются в разных корпусах в зависимости от предполагаемого использования. Самыми распространенными формами жилья являются:

• Проводной корпус ( монтаж в сквозное отверстие , короткий THT от технологии сквозного отверстия ):
  • ТО-92 (пластиковый корпус 5 мм × 5,2 мм)
  • ТО-18 и ТО-39 (корпус металлический чашеобразный, герметизированный; устаревший)
  • ТО-220 (пластиковый корпус с выступом для крепления радиатора, 9,9 мм × 15,6 мм)
  • ТО-218 (15 мм × 20,3 мм; пластик с металлической охлаждающей поверхностью)
  • ТО-247 (пластиковый корпус с металлической поверхностью для крепления радиатора)
  • ТО-3 (металлический корпус для крепления радиатора; устарел)
  • ТО-3П (аналог ТО-218; с металлической поверхностью для крепления радиатора)

• Корпус для поверхностного монтажа ( SMD англ. Surface mount device ); Отвод тепла через паяные соединения на печатной плате :
  • СОТ-23 (1,3 мм × 2,9 мм)
  • СОТ-89 (2,6 мм × 4,5 мм)
  • СОТ-223 (3,5 мм × 6,5 мм)
  • Д-ПАК, Д2-ПАК (повышенные потери мощности)

Устройство и принцип действия

Транзистор — электронный полупроводник, состоящий из 3 электродов, одним из которых является управляющий. Транзистор биполярного типа отличается от полярного наличием 2 типов носителей заряда (отрицательного и положительного).

Отрицательные заряды представляют собой электроны, которые высвобождаются из внешней оболочки кристаллической решетки. Положительный тип заряда, или дырки, образуются на месте высвобожденного электрона.

Устройство биполярного транзистора (БТ) достаточно простое, несмотря на его универсальность. Он состоит из 3 слоев проводникового типа: эмиттера (Э), базы (Б) и коллектора (К).

Эмиттер (от латинского «выпускать») — тип полупроводникового перехода, основной функцией которого является инжекция зарядов в базу. Коллектор (от латинского «собиратель») служит для получения зарядов эмиттера. База является управляющим электродом.

Слои эмиттерный и коллекторный почти одинаковые, однако отличаются степенью добавления примесей для улучшения характеристик ПП. Добавление примесей называется легированием. Для коллекторного слоя (КС) легирование выражено слабо для повышения коллекторного напряжения (Uк). Эмиттерный полупроводниковый слой легируется сильно для того, чтобы повысить обратное допустимое U пробоя и улучшить инжекцию носителей в базовый слой (увеличивается коэффициент передачи по току — Kт). Слой базы легируется слабо для обеспечения большего сопротивления (R).

Переход между базой и эмиттером меньший по площади, чем К-Б. Благодаря разнице в площадях и происходит улучшение Кт. При работе ПП переход К-Б включается со смещением обратного типа для выделения основной доли количества теплоты Q, которое рассеивается и обеспечивает лучшее охлаждение кристалла.

Быстродействие БТ зависит от толщины базового слоя (БС). Эта зависимость является величиной, изменяющейся по обратно пропорциональному соотношению. При меньшей толщине — большее быстродействие. Эта зависимость связана с временем пролета носителей заряда. Однако при этом снижается Uк.

Между эмиттером и К протекает сильный ток, называемый током К (Iк). Между Э и Б протекает ток маленькой величины — ток Б (Iб), который используется для управления. При изменении Iб произойдет изменение Iк.

У транзистора два p-n перехода: Э-Б и К-Б. При активном режиме Э-Б подключается со смещением прямого типа, а подключение К-Б происходит с обратным смещением. Так как переход Э-Б находится в открытом состоянии, то отрицательные заряды (электроны) перетекают в Б. После этого происходит их частичная рекомбинация с дырками. Однако большая часть электронов достигает К-Б из-за малой легитивности и толщины Б.

В БС электроны являются неосновными носителями заряда, и электромагнитное поле помогает им преодолеть переход К-Б. При увеличении Iб произойдет расширение открытия Э-Б и между Э и К пробежит больше электронов. При этом произойдет существенное усиление сигнала низкой амплитуды, т. к. Iк больше, чем Iб.

Watch this video on YouTube

Для того чтобы проще понять физический смысл работы транзистора биполярного типа, нужно ассоциировать его с наглядным примером. Нужно предположить, что насос для закачки воды является источником питания, водопроводный кран — транзистором, вода — Iк, степень поворота ручки крана — Iб. Для увеличения напора нужно немного повернуть кран — совершить управляющее действие. Исходя из примера можно сделать вывод о простом принципе работы ПП.

Однако при существенном увеличении U на переходе К-Б может произойти ударная ионизация, следствием которой является лавинное размножение заряда. При комбинации с тоннельным эффектом этот процесс дает электрический, а с увеличением времени и тепловой пробой, что выводит ПП из строя. Иногда тепловой пробой наступает без электрического в результате существенного увеличения тока через выход коллектора.

Кроме того, при изменении U на К-Б и Э-Б меняется толщина этих слоев, если Б тонкая, то происходит эффект смыкания (его еще называют проколом Б), при котором происходит соединение переходов К-Б и Э-Б. В результате этого явления ПП перестает выполнять свои функции.

Исторический

Реплика первого транзистора (концевого транзистора) Шокли, Бардина и Браттейна

→ Основная статья :

Идея «усиливающего ток» или переключающего ток компонента на основе полупроводников уже была описана в 1920-х годах Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом . Лилиенфельд описал электронный компонент, который основан на явлении, позже названном «полевым эффектом», то есть изменении проводимости материала в присутствии электрического поля, и который сегодня сопоставим с полевым транзистором . Более или менее независимо от этого многие другие группы исследовали электрические эффекты в твердых телах в 1930-х и 1940-х годах. Теории о легировании материалов уже существовали, но полевой транзистор поначалу не увенчался успехом (см., Среди прочего, WR Brinkman et al., IM Ross или B. Lojek).

Одной из этих исследовательских групп была группа полупроводников Мервина Келли в Bell Laboratories в 1930-х годах , которая была воссоздана после Второй мировой войны в 1946 году под руководством Уильяма Б. Шокли и Стэнли Моргана . Она также занималась реализацией компонента полевого эффекта с использованием материалов кремний и германий . За это время Джон Бардин получил важную информацию о полевых эффектах. Он осознал, что даже относительно небольшое количество поверхностных состояний может скрыть изменения заряда в полупроводнике и, таким образом, помешать реализации компонента полевого эффекта. Вместе с другими членами группы, прежде всего с Уолтером Браттейном , он исследовал, как следует очищать поверхность, чтобы уменьшить влияние таких условий на поверхности. В рамках этой разработки Браттейн впервые наблюдал увеличение напряжения в 15 раз 16 декабря 1947 года. В своем эксперименте он отрезал кончик клина из полистирола, покрытого золотом , так что два золотых контакта лежали близко друг к другу. были созданы. Путем прижатия этого клина к кристаллу германия был создан первый транзистор с острием . После еще одного теста осциллятора 23 декабря с Х. Р. Муром в присутствии Р. Б. Гибни, Дж. Бардина, Г. Л. Пирсона, У. Шокли, У. Браттейна, Х. Флетчера и Р. Боуна он представил компонент руководству следующим образом. накануне. Шокли, Бардин и Браттейн получили Нобелевскую премию за открытие транзисторного эффекта и дальнейшие работы в этой области.

Еще один важный шаг вперед был сделан Гордоном Тилом и Морганом Спарксом в Bell Labs в начале 1950-х годов, когда они разработали производственный процесс для производства биполярных транзисторов в виде переходных транзисторов с выращенным / выращенным p-n переходом из кристалла (см. Вытянутый транзистор ). ., Первые образцы были представлены Bell Labs в 1951 году. Основой по-прежнему был германий, первые коммерчески доступные кремниевые транзисторы с переходом были разработаны Тилом в 1954 году в Texas Instruments , при этом параллельная работа проводилась независимо Моррисом Таненбаумом в Bell Labs.

рабочая область

Исторические биполярные транзисторы, построенные примерно в 1959 году. Корпус из стекла, черное лаковое покрытие частично удалено, чтобы сделать полупроводниковый кристалл видимым.

Биполярный транзистор состоит из двух pn-переходов. При подаче соответствующего напряжения оба перехода могут быть заблокированы или переключены независимо друг от друга. Это приводит к четырем возможным рабочим областям, в которых транзистор показывает свое поведение.

Запретная зона

В полосе запрета (англ. Cut-off region ) или операции блокировки для блокировки обоих переходов, d. ЧАС. коллекторный и эмиттерный диоды. В этом рабочем состоянии транзистор теоретически не проводит ток. Таким образом, транзистор соответствует разомкнутому ключу. На практике небольшой ток также течет в режиме блокировки, поэтому транзистор в режиме блокировки является неидеальным переключателем.

Площадь армирования

Вперед-активная область происходит в так называемой нормальной работе . Эмиттерный диод работает в прямом направлении, а коллекторный диод — в обратном. В диапазоне усиления приблизительно применяется следующая формула , где β — коэффициент усиления тока. Поскольку β относительно велико, небольшие изменения тока базы приводят к большим изменениям тока коллектора . В этой области работают транзисторы для усиления сигналов. При нормальной работе транзистор обычно работает только в диапазоне, в котором усиление приблизительно линейно согласно приведенной выше формуле.
Я.С.знак равноβ⋅Я.Б.{\ Displaystyle I _ {\ rm {C}} = \ beta \ cdot I _ {\ rm {B}}}Я.Б.{\ displaystyle I _ {\ rm {B}}}Я.С.{\ displaystyle I _ {\ rm {C}}}

Быстрые цифровые схемы, такие как LVPECL , LVDS , CML, работают в режиме усиления, также известном как линейный диапазон, чтобы избежать задержек, вызванных насыщением.

Диапазон насыщенности

Диапазон насыщенности также называется режимом насыщения или насыщением . Оба pn перехода проводят, но носителей заряда в базовой зоне больше, чем требуется для тока коллектора. Ток коллектора не зависит от тока базы . Транзистор соответствует замкнутому ключу с постоянным объемным сопротивлением (левая область в поле выходной характеристики). Если рабочая точка линейного усилителя находится недостаточно далеко от диапазона насыщения или амплитуда сигнала слишком высока, возникает перемодуляция, усилитель ограничивает сигнал и возникают искажения. Блокировка секции база-коллектор откладывается, потому что все избыточные носители заряда должны сначала вытекать из базовой зоны.
Я.С.{\ displaystyle I _ {\ rm {C}}}Я.Б.{\ displaystyle I _ {\ rm {B}}}

В качестве альтернативы в коммутационных приложениях используются полевые транзисторы (например, MOSFET ).

Область квазинасыщения

Этот диапазон находится между диапазон усиления и диапазон насыщения

Транзистор не работает в режиме насыщения, в результате чего время выключения и, следовательно, потери мощности при выключении значительно сокращаются по сравнению с работой в режиме полного насыщения, что важно для коммутационных приложений. Однако это преимущество компенсируется более высокими прямыми потерями, поскольку прямое напряжение примерно на 0,4 В

Одно из приложений — это, например, Schottky TTL .

Область обратного усиления

Область обратного усиления (англ. Reverse region ) также называется обратной операцией . Переход база-коллектор работает в прямом направлении, а переход база-эмиттер — в обратном. Эта область работает аналогично области нормального усиления, но с противоположным знаком напряжений. Коэффициент усиления тока значительно меньше. Максимальное обратное напряжение диода база-эмиттер составляет всего несколько вольт.

Одним из преимуществ инверсной операции является более точное и быстрое переключение. При полном управлении прямое напряжение падает ниже 10 мВ, аналогично механическому контакту, но без скачков.

Реальные датчики

Датчики купить проблематично, товар специфический, и в магазинах электрики такие не продают. Как вариант, их можно купить в Китае, на АлиЭкспрессе.

А вот какие оптические датчики я встречаю в своей работе.

Вариант №1: воспользоваться специальным преобразователем, например устройством согласования сигналов УСМ, которое представлено у нас в ассортименте, или аналогичным.

Вариант №2: если вы хотя бы минимально дружите с паяльником, сделать преобразователь самому.

Если в наличии есть датчик с PNP выходом, а нужен NPN — собираем вот такую схему:

Транзистор Q1 — любой подходящий NPN, например 2SC495, BC445, BD237.

Если же в наличии имеется датчик с NPN выходом, а нужен PNP — такую схему:

Транзистор Q1 — любой подходящий PNP, например 2N5401, КТ502Д.

Принцип работы транзистора

Чтобы понять, как работает транзистор, нужно разобраться в том, что происходит с электронами его базового элемента (диода). Диод образуется если легировать одну часть кремния примесью p типа, а другую примесью n типа. На границе этих частей будет происходить следующее:

Многочисленные электроны n стороны будут стремиться занять дырки, находящиеся на p стороне. При этом граница p стороны будет иметь небольшой отрицательный заряд, в то время как с n стороны заряд будет положительным.
Электрическое поле, образующееся в результате этого процесса будет препятствовать дальнейшему естественному перемещению электронов.
Если к диоду подключить определенным образом внешний источник энергии, то электроны и дырки будут к нему притягиваться, и в данном случае протекание тока не возможно.
Однако если поменять стороны подключения источника энергии, ситуация изменится.
Предположим источник энергии имеет напряжение достаточное для того, чтобы преодолеть потенциальный барьер. Сразу можно заметить, что электроны будут отталкиваться отрицательным полюсом. Когда электроны пересекают потенциальный барьер, они теряют энергию и легко занимают дырки в p области. Но из-за притяжения к положительному полюсу эти электроны теперь могут перемещаться к соседним дыркам в p области и двигаться по внешнему контуру. Данное явление называется прямым смещением диода.

Зная вышеописанный принцип работы, можно легко понять как работает транзистор. Ведь фактически транзистор — это два зеркально соединенных диода с очень тонким и слаболегированным p слоем. Поэтому, как бы не был подключен источник питания, один диод будет всегда обратно смещенным и будет препятствовать прохождению тока. Это означает, что транзистор находится в закрытом состоянии. Посмотрим как это выглядит на схеме:

Транзистор находится в закрытом состоянии

Подключим второй источник энергии (смотреть схему). Напряжение его должно быть достаточным, чтобы преодолеть потенциальный барьер. Получаем обычный диод с прямым смещением, и большое количество электронов будет перемещаться из n области. Некоторые электроны займут свободные дырки и перемещаясь по соседним свободным дыркам будут двигаться к базе. Но электронов, перемещающихся в p область гораздо больше. И оставшиеся электроны будут притягиваться к положительному полюсу первого источника энергии и станут перемещаться далее.

Схема подключения второго источника энергии:

Принцип работы транзистора

Замена датчиков

Как я уже писал, есть принципиально 4 вида датчиков с транзисторным выходом, которые подразделяются по внутреннему устройству и схеме включения:

Все эти типы датчиков можно заменить друг на друга, т.е. они взаимозаменяемы.

Это реализуется такими способами:

• Переделка устройства инициации – механически меняется конструкция.
• Изменение имеющейся схемы включения датчика.
• Переключение типа выхода датчика (если имеются такие переключатели на корпусе датчика).
• Перепрограммирование программы – изменение активного уровня данного входа, изменение алгоритма программы.

Ниже приведён пример, как можно заменить датчик PNP на NPN, изменив схему подключения:

PNP-NPN схемы взаимозаменяемости. Слева – исходная схема, справа – переделанная.

Понять работу этих схем поможет осознание того факта, что транзистор – это ключевой элемент, который можно представить обычными контактами реле (примеры – ниже, в обозначениях).

Итак, схема слева. Предположим, что тип датчика – НО. Тогда (независимо от типа транзистора на выходе), когда датчик не активен, его выходные “контакты” разомкнуты, и ток через них не протекает. Когда датчик активен, контакты замкнуты, со всеми вытекающими последствиями. Точнее, с протекающим током через эти контакты)). Протекающий ток создает падение напряжения на нагрузке.

Внутренняя нагрузка показана пунктиром неспроста. Этот резистор существует, но его наличие не гарантирует стабильную работу датчика, датчик должен быть подключен к входу контроллера или другой нагрузке. Сопротивление этого входа и является основной нагрузкой.

Так вот, в схеме с PNP выходом при активации напряжение (+V) через открытый транзистор поступает на вход контроллера, и он активизируется. Как того же добиться с выходом NPN?

Смотрим на изменения в схеме справа. Прежде всего, обеспечен режим работы выходного транзистора датчика. Для этого в схему добавлен дополнительный резистор, его сопротивление обычно порядка 5,1 – 10 кОм. Теперь, когда датчик не активен, через дополнительный резистор напряжение (+V) поступает на вход контроллера, и вход контроллера активизируется. Когда датчик активен – на входе контроллера дискретный “0”, поскольку вход контроллера шунтируется открытым NPN транзистором, и почти весь ток дополнительного резистора проходит через этот транзистор.

В данном случае происходит перефазировка работы датчика. Зато датчик работает в режиме, и контроллер получает информацию. В большинстве случаев этого достаточно. Например, в режиме подсчета импульсов – тахометр, или количество заготовок.

Да, не совсем то, что мы хотели, и схемы взаимозаменяемости npn и pnp датчиков не всегда приемлемы.

Как добиться полного функционала? Способ 1 – механически сдвинуть либо переделать металлическую пластинку (активатор). Либо световой промежуток, если речь идёт об оптическом датчике. Способ 2 – перепрограммировать вход контроллера чтобы дискретный “0” был активным состоянием контроллера, а “1” – пассивным. Если под рукой есть ноутбук, то второй способ и быстрее, и проще.

Что это такое

Транзистор — это особый элемент электроцепи полупроводникового типа, который служит для изменения основных электрических параметров электротока и для регулирования этих параметров. В стандартном полупроводниковом триоде есть всего 3 вывода: коллектор, инжектор зарядов и базовый элемент, на который собственно и направляются электроны от управления. Также имеются комбинированные транзисторы с большой мощностью. Если обычные элементы, используемые в интегральных схемах, могут быть размером в несколько нанометров, то производственные транзисторы для промышленных предприятий имеют корпус и составляют до 1 сантиметра в ширину. Напряжение обратного типа производственных управляющих триодов достигает 1 тысячи Вольт.

2SD1710 для импульсных блоков питания

Конструкция триода сделана на основе слоев полупроводника, заключенных в корпусе элемента. В качестве полупроводников выступают материалы, в основу которых входит кремний, германий, галлий и некоторые другие химические элементы. В настоящее время проводится множество исследований, которые предлагают в качестве материалов различные виды полимеров и углеродных нанотрубок.

Важно! Когда-то кристаллы полупроводников располагали в металлических отсеках в виде шляп с тремя выводами. Такое строение было характерно для точечных элементов транзисторного типа

Различные виды рассматриваемых радиоэлементов

На сегодняшний день строение практически всех плоских и кремниевых транзисторов основано на легированном монокристалле. Они находятся в пластмассовых, металлических или стеклянных корпусах. У многих из них есть выступающие выводы, позволяющие отвести тепло при сильном нагреве от электричества.

Кремниевый биполярный транзистор 2SA1286

Выводы современных транзисторов расположены, как правило, в один ряд. Это удобно, так как плату собирают роботы, и это экономит ресурсы. Выводные контакты также не маркируются на корпусе элемента. Вид вывода определяют по инструкции эксплуатации или после тестовых замеров.

Вам это будет интересно Особенности осциллографа С1-67

Важно! Для транзисторов применяют сплавы полупроводникового типа с разным строением: PNP или NPN. Их различие заключается в разных знаках напряженности на выводах

Если брать схематически, то описать этот радиоэлемент можно так: два полупроводника, разделенные дополнительным слоем, который управляет проводимостью триода.

Схема устройства полевых радиоэлементов

Датчики электрического тока

Глобальные тренды — спрос на снижение выбросов CO2, повышение интенсивности энергосбережения — приводят к необходимости сбалансированного потребления энергии, для чего большую помощь могут оказать электронные схемы управления процессами. Наиболее распространённые случаи — это оптимизация эксплуатационных характеристик аккумуляторов, контроль скорости вращения двигателей и переходных процессов в серверах, управление солнечными батареями

Для операторов таких систем важно, в частности, знать, какой ток протекает в цепи. Неоценимую помощь в этом могут оказать датчики тока

Основные параметры

• Коэффициент передачи по току.
• Входное сопротивление.
• Выходная проводимость.
• Обратный ток коллектор-эмиттер.
• Время включения.
• Предельная частота коэффициента передачи тока базы.
• Обратный ток коллектора.
• Максимально допустимый ток.
• Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером.

Параметры транзистора делятся на собственные (первичные) и вторичные. Собственные параметры характеризуют свойства транзистора, независимо от схемы его включения. В качестве основных собственных параметров принимают:

• коэффициент усиления по току α;
• сопротивления эмиттера, коллектора и базы переменному току r_э, r_к, r_б, которые представляют собой:
  • r_э — сумму сопротивлений эмиттерной области и эмиттерного перехода;
  • r_к — сумму сопротивлений коллекторной области и коллекторного перехода;
  • r_б — поперечное сопротивление базы.

Эквивалентная схема биполярного транзистора с использованием h-параметров.

Вторичные параметры различны для различных схем включения транзистора и, вследствие его нелинейности, справедливы только для низких частот и малых амплитуд сигналов. Для вторичных параметров предложено несколько систем параметров и соответствующих им эквивалентных схем. Основными считаются смешанные (гибридные) параметры, обозначаемые буквой «h».

Входное сопротивление — сопротивление транзистора входному переменному току при коротком замыкании на выходе. Изменение входного тока является результатом изменения входного напряжения, без влияния обратной связи от выходного напряжения.

h₁₁ = U_m1/I_m1, при U_m2 = 0.

Коэффициент обратной связи по напряжению показывает, какая доля выходного переменного напряжения передаётся на вход транзистора вследствие обратной связи в нём. Во входной цепи транзистора нет переменного тока, и изменение напряжения на входе происходит только в результате изменения выходного напряжения.

h₁₂ = U_m1/U_m2, при I_m1 = 0.

Коэффициент передачи тока (коэффициент усиления по току) показывает усиление переменного тока при нулевом сопротивлении нагрузки. Выходной ток зависит только от входного тока без влияния выходного напряжения.

h₂₁ = I_m2/I_m1, при U_m2 = 0.

Выходная проводимость — внутренняя проводимость для переменного тока между выходными зажимами. Выходной ток изменяется под влиянием выходного напряжения.

h₂₂ = I_m2/U_m2, при I_m1 = 0.

Зависимость между переменными токами и напряжениями транзистора выражается уравнениями:

U_m1 = h₁₁I_m1 + h₁₂U_m2;

I_m2 = h₂₁I_m1 + h₂₂U_m2.

В зависимости от схемы включения транзистора к цифровым индексам h-параметров добавляются буквы: «э» — для схемы ОЭ, «б» — для схемы ОБ, «к» — для схемы ОК.

Для схемы ОЭ: I_m1 = I_mб, I_m2 = I_mк, U_m1 = U_mб-э, U_m2 = U_mк-э. Например, для данной схемы:

h_21э = I_mк/I_mб = β.

Для схемы ОБ: I_m1 = I_mэ, I_m2 = I_mк, U_m1 = U_mэ-б, U_m2 = U_mк-б.

Собственные параметры транзистора связаны с h-параметрами, например для схемы ОЭ:

h11∍=rδ+r∍1−α{\displaystyle h_{11\backepsilon }=r_{\delta }+{\frac {r_{\backepsilon }}{1-\alpha }}};

h12∍≈r∍rκ(1−α){\displaystyle h_{12\backepsilon }\approx {\frac {r_{\backepsilon }}{r_{\kappa }(1-\alpha )}}};

h21∍=β=α1−α{\displaystyle h_{21\backepsilon }=\beta ={\frac {\alpha }{1-\alpha }}};

h22∍≈1rκ(1−α){\displaystyle h_{22\backepsilon }\approx {\frac {1}{r_{\kappa }(1-\alpha )}}}.

С повышением частоты заметное влияние на работу транзистора начинает оказывать ёмкость коллекторного перехода C_к. Его реактивное сопротивление уменьшается, шунтируя нагрузку и, следовательно, уменьшая коэффициенты усиления α и β. Сопротивление эмиттерного перехода C_э также снижается, однако он шунтируется малым сопротивлением перехода r_э и в большинстве случаев может не учитываться. Кроме того, при повышении частоты происходит дополнительное снижение коэффициента β в результате отставания фазы тока коллектора от фазы тока эмиттера, которое вызвано инерционностью процесса перемещения носителей через базу от эммитерного перехода к коллекторному и инерционностью процессов накопления и рассасывания заряда в базе.
Частоты, на которых происходит снижение коэффициентов α и β на 3 дБ, называются граничными частотами коэффициента передачи тока для схем ОБ и ОЭ соответственно.

В импульсном режиме ток коллектора изменяется с запаздыванием на время задержки τ_з относительно импульса входного тока, что вызвано конечным временем пробега носителей через базу. По мере накопления носителей в базе ток коллектора нарастает в течение длительности фронта τ_ф. Временем включения транзистора называется τ_вкл = τ_з + τ_ф.

Типы транзисторов

В настоящее время находят применение транзисторы двух видов — биполярные и полевые. Биполярные транзисторы появились первыми и получили наибольшее распространение. Поэтому обычно их называют просто транзисторами. Полевые транзисторы появились позже и пока используются реже биполярных.

В таблице ниже представлена цветовая маркировка транзисторов:

Цветовая маркировка транзисторов

Биполярные транзисторы

Биполярными транзисторы называют потому, что электрический ток в них образуют электрические заряды положительной и отрицательной полярности. Носители положительных зарядов принято называть дырками, отрицательные заряды переносятся электронами.

В биполярном транзисторе используют кристалл из германия или кремния — основных полупроводниковых материалов, применяемых для изготовления транзисторов и диодов. Поэтому и транзисторы называют одни кремниевыми, другие — германиевыми. Для обоих разновидностей биполярных транзисторов характерны свои особенности, которые обычно учитывают при проектировании устройств.

Слово “транзистор” составлено из слов TRANSfer и resISTOR – преобразователь сопротивления. Он пришел на смену лампам в начале 1950-х. Это прибор с тремя выводами, используется для усиления и переключения в электронных схемах.

Для изготовления кристалла используют сверхчистый материал, в который добавляют специальные строго дозированные; примеси. Они и определяют появление в кристалле проводимости, обусловленной дырками (р-проводимость) или электронами (n-проводимость).

Таким образом формируют один из электродов транзистора, называемый базой. Если теперь в поверхность кристалла базы ввести тем или иным технологическим способом специальные примеси, изменяющие тип проводимости базы на обратную так, чтобы образовались близколежащие зоны n-р-n или р-n-р, и к каждой зоне подключить выводы, образуется транзистор.

Классификация биполярных транзисторов.

Одну из крайних зон называют эмиттером, т. е. источником носителей заряда, а вторую — коллектором, собирателем этих носителей. Зона между эмиттером и коллектором называется базой. Выводам транзистора обычно присваивают названия, аналогичные его электродам. Усилительные свойства транзистора проявляются в том, что если теперь к эмиттеру и базе приложить малое электрическое напряжение — входной сигнал, то в цепи коллектор — эмиттер потечет ток, по форме повторяющий входной ток входного сигнала между базой и эмиттером, но во много раз больший по значению.

Для нормальной работы транзистора в первую очередь необходимо подать на его электроды напряжение питания. При этом напряжение на базе относительно эмиттера (это напряжение часто называют напряжением смещения) должно быть равно нескольким десятым долям вольта, а на коллекторе относительно эмиттера — несколько вольт.

Включение в цепь n-р-n и р-n-р транзисторов отличается только полярностью напряжения на коллекторе и смещения. Кремниевые и германиевые транзисторы одной и той же структуры отличаются между собой лишь значением напряжения смещения. У кремниевых оно примерно на 0,45 В больше, чем у герма ниевых.

Похожие записи:

Активное, емкостное и индуктивное сопротивление. закон ома для цепей переменного тока Ретро проводка в современном доме Где используется фидерный кабель Маркировка smd компонентов: кодовые обозначения Как сделать веб-приложение для вашего собственного bluetooth low energy девайса? Как подключить усилитель в машине