Tehnik-ast.ru

Электро Техник
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Смещение транзистора-подробные схемы функции

Смещение транзистора-подробные схемы функции.

Транзисторы являются широко используемыми полупроводниковыми устройствами. Они используется во множестве разных случаев, включая усиление и коммутацию. Для того чтобы выполнить подобные функции удовлетворительно, транзистор должен быть снабжён определенным электрическим током и/или напряжением.

Процесс обеспечения данных условий для транзистора называется “ Смещение транзистора ”. Эта цель может быть достигнута множеством методик, которые дают множество различных схем смещения.

Как бы там ни было, все эти схемы базируются на принципе обеспечения точно высчитанного тока, IB, и тока на коллекторе, Ic от подаваемого напряжения, напряжении постоянного тока, когда сигнал на входе отсутствует.

Более того, резистор коллектора Rc должен быть выбран так, чтобы напряжение коллектора и эмиттера, VCE, оставалось больше 0,5 вольт для транзисторов, сделанных из германия, и более 1 вольта для кремниевых транзисторов. Ниже объяснены несколько вполне удовлетворительных схем смещения.

Смещение с постоянной базой и смещение с постоянным сопротивлением

Схема имеет базовый резистор RB, который соединяет базу и напряжение постоянного тока. Тут соединение базы-эмиттера у транзистора, который смещён за счёт снижения напряжения через RB, что является результатом течения IB через него.

Здесь величины напряжения постоянного тока и VBE постоянны, в то время как величина RB постоянна с момента создания схемы. Это приводит к постоянной величине для IB за счёт постоянного операционного усилителя. Благодаря последнему данная схема называется смещением с постоянной базой. Этот вид смещения – результат стабилизирующего фактора (ß + 1), который приводит к очень низкой термической стабильности.

Причина этого кроется в том, что ß – параметр транзистора непредсказуем, и сильно изменяется, даже если транзисторы одного типа и модели. Это изменение в ß выражается в больших изменениях в Ic, которые не могут быть компенсированы никакими средствами при проектировании. Отсюда можно сделать вывод, что этот вид смещения, зависящего от ß, подвержен изменениям в операционном усилителе, возникающим из за изменений в характеристиках транзистора и температуры.

Как бы там ни было, стоит отметить, что смещение с постоянной базой наиболее простое и использует меньше деталей. Более того, оно даёт пользователю возможность менять операционный усилитель где угодно в активной зоне просто за счёт смены значения RB в проектировании. Также оно предлагает не загружать источник как соединение базы-эмиттера без резистора. Благодаря этим факторам, этот тип смещения используется при коммутации и для достижения автоматического контроля за коэффициентом усиления в транзисторах.

Смещение транзистора

Смещение транзистора

Смещение при обратной связи с коллектором

На данной схеме базовый резистор RB подсоединён через коллектор и базовые выводы транзистора. Это означает, что базовое напряжение, VB, и напряжение коллектора, Vс, взаимосвязаны.

Увеличение в Ic уменьшает Vс, из-за уменьшившегося IB. Автоматически уменьшается Ic. Это показывает, что для такого типа смещения, операционный усилитель остается постоянным безотносительно к изменениям в поступающем токе, являющимся причиной того, что транзистор постоянно находится в своей активной зоне вне зависимости от величины ß.

Эта схема также называется схемой само-смещения с отрицательной обратной связью, ведь обратная связь тут от выхода к входу через RB. Этот довольно простой вид смещения имеет стабилизирующий фактор меньше (ß + 1). Это обеспечивает большую стабильность по сравнению с постоянным смещением. Как бы там ни было, уменьшение тока коллектора за счёт базового электрического тока приводит к уменьшению коэффициента усиления на усилителе.

Читайте так же:
Какое давление должно быть при покраске краскопультом

Смещение транзистора

Смещение с двойной связью

Смещение транзистора

Схема смещения с двойной связью в данном случае является импровизацией, основанной на смещении обратной связи с коллектором. Тут имеется дополнительный резистор R1. Это объясняется усилением тока, текущего через базовые резисторы. Схема устойчива к изменениям значений ß.

Постоянное смещение с резистором эмиттера

Смещение транзистора

Это смещение не что иное, как постоянное смещение с дополнительным резистором эмиттера, RE. Если Ic возрастёт из-за увеличения температуры, то IE тоже возрастёт, что в дальнейшем приведет к увеличению уменьшения напряжения через RE. Уменьшение в Vc станет причиной уменьшения в IB, которое вернёт Ic к его нормальному значению. Таким образом, этот вид смещения обеспечивает лучшую стабильность, чем смещение с постоянной базой. Наличие RE уменьшает напряжение от усилителя, а также результаты его нежелательной AC обратной связи.

Смещение эмиттера

Смещение транзистора

Это смещение использует два напряжения, напряжение постоянного тока (Vcc) и VEE, которые равны, но противоположны по заряду. Тут смещения VEE, соединение через базу-эмиттер через RE за счёт Vcc обратных смещений, соединение коллектор-база. В этом случае смещения, Ic может быть сделано независимой и от ß, и от VBE за счёт выбора RE > > RB и VEE > > VBE, соответственно. В итоге получается стабильный операционный усилитель.

Смещение эмиттера с обратной связью

Это само-смещение эмиттера использует и обратную связь коллектора-базы, и обратную связь эмиттера. В итоге – более высокая стабильность. Соединение эмиттер-база смещается из-за уменьшения напряжения через резистор эмиттера, RE. Это происходит из-за течения тока через эмиттер, IE. Это также приводит к более интенсивному понижению напряжения через RE, что, в свою очередь, уменьшает напряжение на коллекторе, Vc и IB, тем самым возвращая Ic прежнее значение.

Смещение транзистора

Как бы там ни было, это является следствием уменьшения коэффициента усиления на выходе из-за наличия дегенеративной обратной связи, которая является нежелательной AC обратной связью. В такой связи количество тока, проходящего через резистор обратной связи, определяется за счёт значения напряжения коллектора, Vc. Этот эффект может быть компенсирован использованием большого обходного конденсатора через резистор эмиттера, RE.

Смещение с делителем напряжения

Этот вид смещения использует делитель напряжения, который сформирован за счёт резисторов R1 и R2 для смещения транзистора. Это означает, что напряжение, проходящее через R2, будет напряжением на базе транзистора, который смещает своё соединение базы-эмиттера. В общем, ток через R2 будет постоянным и будет являться током на базе, используемым 10 раз, IB (i.e. I2 = 10IB). Это сделано, чтобы обойти его воздействие на ток делителя напряжения или на изменения в ß.

Смещение транзистора

В этом типе смещения, Ic устойчив к изменениям и в ß, и в VBE, что ведёт к стабилизирующему фактору со значением 1 (теоретически) и максимально возможной термической стабильности. Это объясняется тем, что подобно тому как Ic увеличивается из-за роста температуры, IE также увеличивается из-за возрастания напряжения на эмиттере, VE, которое, напротив, уменьшает напряжение базы-эмиттера, VBE. Это приводит к уменьшению тока на базе, IB, что возвращает Ic к исходному значению.

Читайте так же:
Испытание предохранительных поясов и страховочных канатов

Очень высокая стабильность, которую обеспечивает данное смещение, сделало его наиболее широко используем, несмотря на обеспечение уменьшенного коэффициента усиления у усилителя в силу наличия RE. Отдельно от проанализированных основных типов схем смещения, транзисторы с биполярным соединением могут также быть смещены при использовании активных схем или за счёт применения кремниевых или стабилизирующих диодов. Стоит также отметить, что несмотря на то, что схемы смещения объяснены для транзисторов с биполярным соединением, похожие схемы смещения существуют и для транзисторов с эффектом поля.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Что делает транзистор?

Что такое транзистор? В современном значении транзистором называют полупроводниковый радиоэлемент, предназначенный для изменения параметров электрического тока и управления им. У обычного полупроводникового триода имеется три вывода: база, на которую подаются сигналы управления, эмиттер и коллектор.

Для чего нужен транзистор в схеме?

Для чего используются транзисторы? Используются транзисторы в усилительных схемах, лампах, электродвигателях и других приборах где необходимо быстрое изменение силы тока или положение вклвыкл. Транзистор умеет ограничивать силу тока либо плавно, либо методом импульс—пауза. Второй чаще используется для ШИМ-управления.

Как это работает транзистор?

Кратко принцип работы полупроводникового транзистора можно изложить так: при подключении к зажимам эмиттера и базы напряжения одноименного заряда прибор переходит в открытое состояние, при подключении к этим выводам обратных зарядов транзистор закрывается.

Что такое база эмиттер и коллектор?

База — это управляющий проводимостью электрод. Эмиттер — это источник носителей тока в цепи. Коллектор — это то место, в направлении которого устремляются носители тока под действием приложенной к устройству ЭДС. Условные обозначения биполярных транзисторов типов NPN и PNP на схемах различны.

Что такое эмиттер?

(от лат. emitto — выпускаю) в полупроводниковом приборе — область ПП прибора (биполярного транзистора и др.), назначение к-рой — инжекция носителей заряда в базу; наз. также эмиттерной областью.

Как работает транзистор типа PNP?

Транзистор PNP «включится», когда у вас будет небольшой ток, протекающий от эмиттера к базе. . Чтобы ток протекал от эмиттера к базе, вам нужно напряжение около 0,7 В. Поскольку ток идет от эмиттера к базе, база должна иметь напряжение на 0,7 В ниже, чем напряжение на эмиттере.

Где применяются полупроводниковые транзисторы?

Транзистор применяется в: Усилительных схемах. Работает, как правило, в усилительном режиме. Существуют экспериментальные разработки полностью цифровых усилителей, на основе ЦАП, состоящих из мощных транзисторов.

Что такое транзистор для чего он нужен?

transistor), полупроводнико́вый трио́д — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет использовать его для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических .

Можно ли проверить транзистор не выпаивая?

Для проверки транзистора на мультиметре выбирают предел измерения сопротивления 2000 Ом или “прозвонку”. Минус мультиметра прикладывают к базе транзистора, а плюс поочередно к выводам коллектора и эмиттера. . Этим же методом можно проверить работоспособность транзисторов, не выпаивая с платы.

Читайте так же:
Виды отжига 2 рода

Как работает транзистор для начинающих?

Как работает транзистор в цепи электрического тока? Основной принцип работы транзистора заключается в управлении электрическим током с помощью незначительного тока являющегося своего рода управляющим током. В полевых транзисторах носители зарядов движутся к коллектору от эмиттера через базу.

В чем разница между PNP и NPN?

Транзисторы NPN требуют питания с положительной полярностью относительно общих клемм, а PNP транзисторы требуют отрицательного питания. . Единственное различие заключается в полярности напряжений, подаваемых на их N-P-N и P-N-P переходы, то есть на эмиттер-базу-коллектор.

В каком случае биполярный транзистор находится в активном режиме?

Поэтому эту схему называют схемой включения транзистора с общей базой (ОБ). Различают четыре режима работы биполярного транзистора: 1) активный режим– открыт эмиттерный переход и закрыт коллекторный переход (рис. . 2) режим отсечки– оба р-n-перехода закрыты, и существенного тока через транзистор нет.

Какие функции выполняет эмиттер и коллектор?

Эмиттер исполняет функцию генератора носителей заряда, которые формируют рабочий ток, стекающий в приёмник – коллектор. База необходима для подачи управляющего напряжения.

Что такое транзисторы в процессоре?

В современных процессорах используются два основных типа транзисторов: pMOS и nMOS. Транзистор nMOS позволяет току течь, когда подается ненулевое напряжение на затвор, а транзистор pMOS – наоборот, проводит ток, когда напряжение на затворе стремится к нулю.

В чем разница эмиттер коллектор?

На простейшей схеме различия между коллектором и эммитером не видны. В действительности же коллектор отличается от эмиттера, главное отличие коллектора — бо́льшая площадь p-n перехода. Кроме того, для работы транзистора абсолютно необходима малая толщина базы.

Что такое транзистор — разновидности полупроводниковых приборов и способы проверки.

Что такое транзистор — разновидности полупроводниковых приборов и способы проверки.

Первоначальное название радиодетали – триод, по числу контактов. Этот радиоэлемент способен управлять током в электрической цепи, под воздействием внешнего сигнала. Уникальные свойства применяются в усилителях, генераторах и других аналогичных схемных решениях.

различные типы транзисторов

Обозначение транзисторов на схеме

Долгое время в радиоэлектронике царствовали ламповые триоды. Внутри герметичной колбы, в специальной газовой или вакуумной среде размещались три основных компонента триода:

  • Катод
  • Сетка
  • Анод

Когда на сетку подавался управляющий сигнал небольшой мощности, между катодом и анодом можно было пропускать несравнимо большие значения. Величина рабочего тока триода многократно выше, чем управляющего. Именно это свойство позволяет радиоэлементу выполнять роль усилителя.

Триоды на основе радиоламп работаю достаточно эффективно, особенно при высокой мощности. Однако габариты не позволяют применять их в современных компактных устройствах.

ламповые транзисторы

Представьте себе мобильный телефон или карманный плейер, выполненный на таких элементах.

Вторая проблема заключается в организации питания. Для нормального функционирования, катод должен быть сильно разогрет, чтобы началась эмиссия электронов. Нагрев спирали требует много электроэнергии. Поэтому ученые всего мира всегда стремились создать более компактный прибор с такими же свойствами.

Первые образцы появились в 1928 году, а в середине прошлого столетия был представлен работающий полупроводниковый триод, выполненный по биполярной технологии. За ним закрепилось название «транзистор».

Что такое транзистор?

Транзистор – полупроводниковый электроприбор в корпусе или без него, имеющий три контакта для работы и управления. Главное свойство такое же, как у триода – изменение параметров тока между рабочими электродами при помощи управляющего сигнала.

Читайте так же:
Как убрать биение патрона на шуруповерте

Благодаря отсутствию необходимости разогрева, транзисторы затрачивают мизерное количество энергии на обеспечение собственной работоспособности. А компактные размеры рабочего полупроводникового кристалла, позволяют использовать радиодеталь в малогабаритных конструкциях.

Благодаря независимости от рабочей среды, кристаллы полупроводника можно использовать как в отдельном корпусе, так и в микросхемах. В комплекте с остальными радиоэлементами, транзисторы выращивают прямо на монокристалле.

радиолампы в электроприборе

Выдающиеся механические свойства полупроводника нашли применение в подвижных и переносных устройствах. Транзисторы нечувствительны к вибрации, резким ударам. Обладают неплохой температурной стойкостью (при сильной нагрузке применяют радиаторы охлаждения).

Поэтому достаточно быстро ламповые триоды были вытеснены компактными, прочными и недорогими транзисторами.

Однако применение радиоламп не прекращено. В мощных радиопередатчиках, генераторах – ламповые усилители успешно применяются. Некоторые возможности мощных радиоламп недостижимы (или реализация имеет слишком высокую цену) для полупроводниковых приборов.

Это интересно! В бытовом исполнении часто можно встретить современные ламповые приборы. Например, любимые меломанами усилители звука. Считается, что их звучание более мягкое.

Классификация транзисторов

Классификация транзисторов

По структуре кристалла. Основных направлений конструкции (а стало быть, и свойств детали) – два. Они наглядно изображены на иллюстрации:

Чтобы понять, что такое транзистор – необходимо знать принцип его работы.

Выбор транзистора – для новичков в радиоделе

Проблема выбора транзистора возникает не только тогда, когда вы создаёте собственное устройство Очень многие схемы в Интернете и литературе «долгожители», что не меняет их ценности, но затрудняет поиск компонентов, снятых с производства много лет назад Часто используются зарубежные схемы, и, хотя выбор импортных компонентов огромен, но он не исчерпывающий Приходится искать аналоги

Создавая свою схему, чтобы избежать задачи выбора транзистора, можно остановиться на решении – возьму самый мощный транзистор. Вот так выглядит это решение:

Рис 519 Вид мощного транзистора

На что же следует обратить внимание при выборе транзистора для своей схемы В первую очередь на допустимый ток коллектора, допустимое напряжение на коллекторе, допустимую мощность рассеивания Выбирая транзистор, вы точно знаете, какое устройство вы создаёте, его назначение Оно определит, в какой группе транзисторов следует искать нужный: низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные

Что происходит с полупроводниковым прибором, если напряжение на нём превосходит предельно допустимое Рассмотрим диод при обратном включении

Рис 520 Испытание диода при обратном включении

Картинка на экране осциллографа не очень показательна, поэтому рядом вид, который даёт обозреватель графиков Когда напряжение превышает предельно допустимое, ток начинает резко возрастать, увеличивается мощность рассеивания, диод выходит из строя Аналогичные процессы происходят и у транзистора

Превышение допустимого тока приводит к перегоранию, подобно плавкому предохранителю, как материала полупроводника, так и подводящих к кристаллу ток проводников

Превышение допустимой мощности рассеивания приводит к перегреву транзистора, к увеличению неуправляемых токов, что вызывает ещё больший перегрев – процесс может происходить очень быстро, заканчиваясь выходом транзистора из строя

Выбор транзистора по верхней рабочей частоте может быть затруднён тем, что часто этот параметр приводится для включения транзистора с общей базой Нужно знать, что при включении с общим эмиттером это значение может уменьшиться в несколько десятков раз

Читайте так же:
7805 Datasheet на русском аналог

Для некоторых схем очень важным параметром может оказаться шум Есть группа транзисторов с нормированным показателем, коэффициентом шума Это не значит, что другие транзисторы шумят сильнее, но для транзисторов с ненормированным коэффициентом шума следует отбирать экземпляры, удовлетворяющие вас по этому показателю

Словом, к выбору транзистора следует относиться внимательно Например, в схеме транзистор с допустимым напряжением на коллекторе 40 В Вы ищите ему замену, ориентируясь на питающее

напряжение 10 В Но, если в схеме есть индуктивность, то, скорее всего, она была причиной выбора транзистора с допустимым напряжением 40 В

При выборе транзистора по мощности рассеивания следует иметь в виду, что иногда указывают предельно допустимую мощность рассеивания с учётом применения теплоотвода Но в справочнике это не указано Лучше это проверить, обратившись к другому справочнику, чем, собрав устройство, разочароваться в нём

Программы симуляции тем удобны, что можно провести все мыслимые эксперименты, не выводя компоненты из строя Можно измерить все токи и напряжения, что на макетной плате сделать трудно Вот пример:

Если это возможно, как в случае с реле, проблему решают, добавляя обратно включённый диод

Рис 522 Работа транзистора на индуктивную нагрузку с шунтирующим диодом

Наблюдать проявления такого рода эффектов на макетной плате затруднительно Поэтому применение программ симуляции даёт лучшие результаты

Но, с другой стороны, и к проверке работы схемы в программе следует подходить внимательно Вот пример работы программы, когда результат должен настораживать

Рис 523 Ключевой транзистор с индуктивной нагрузкой Скорее всего, реальная работа схемы получится следующей:

Рис 524 Более реалистичная картина происходящего

Разница в этих двух случая в скорости нарастания напряжения Вот вид импульсов с очень крутыми фронтами, задаваемыми в программе по умолчанию, и импульсами, которые ближе к реальной ситуации

Рис 525 Разница в настройке источника импульсов

Но вопрос о том, что ближе к реальности, опять будет во многом зависеть от выбора транзистора Чем выше верхняя граничная частота транзистора, тем круче могут быть фронты импульсов, а сам транзистор, если нельзя шунтировать индуктивность, следует выбирать с наибольшим допустимым напряжением на коллекторе

Многих смущает тот факт, что программы симуляции, как Multisim, Proteus или Qucs, предлагают модели только импортных транзисторов А заветная схема, сборка которой намечена, имеет отечественные Что делать

По меньшей мере, есть два пути решения проблемы: добавить в программу модели отечественных транзисторов или выбрать импортные аналоги отечественных транзисторов Есть справочники аналогов, есть возможность поиска ответа на этот вопрос в Интернете, есть в руководстве пользователя, скорее всего, раздел посвящённый созданию собственных моделей В этом может помешать только отсутствие нужных параметров модели Но, в конце концов, выбирая отечественный аналог с параметрами близкими к импортному, вы, я думаю, получите тот же результат, который увидели в программе

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector