Transistor bipolaire: commutation de circuits. Le circuit de commutation du transistor bipolaire à émetteur commun

L' une des électrodes du type à trois dispositifs semi – conducteurs sont des transistors bipolaires. du circuit dépend de savoir si elles ont une conductivité (trou ou d'électrons) et des fonctions.

classification

Transistors sont divisés en groupes:

1. Selon les matériaux: les plus couramment utilisés arséniure de gallium et de silicium.
2. Comme la fréquence du signal: faible (jusqu'à 3 MHz), moyen (jusqu'à 30 MHz), élevé (jusqu'à 300 MHz), ultra-élevée (supérieure à 300 MHz).
3. Pour la dissipation de puissance maximale: jusqu'à 0,3 W, jusqu'à 3 watts, plus de 3W.
4. Selon le type de dispositif: trois reliée à la couche semi-conductrice en changeant alternativement les méthodes directes et inverses conduction d'impureté.

Comment les transistors?

Les couches extérieure et intérieure du transistor sont connectées aux électrodes de connexion, appelées respectivement l'émetteur, le collecteur et la base.

L'émetteur et le collecteur ne sont pas différents les uns des autres types de conductivité, mais le degré de dopage impuretés de ce dernier est beaucoup plus faible. Cela garantit une augmentation de la tension de sortie admissible.

La base, qui est une couche intermédiaire présente une résistance élevée, comme constituée d'un semi-conducteur avec un dopage faible. Il a une grande surface de contact avec le collecteur, ce qui améliore l'évacuation de la chaleur générée en raison d'une polarisation inverse de la transition, et facilite le passage des porteurs minoritaires – électrons. Malgré le fait que les couches de transition sont basés sur le même principe, le transistor est asymétrique dispositif. En changeant les couches lieux extrêmes de la même conductivité ne peut pas recevoir les paramètres du dispositif semi-conducteur correspondant.

Schematics des transistors bipolaires sont en mesure de le maintenir dans deux états: il peut être ouvert ou fermé. Dans le mode actif, lorsque le transistor émetteur ouvert transition de décalage est effectué dans la direction vers l'avant. Pour illustrer cela considérer, par exemple, un transistor de type npn, il doit être mis sous tension à la source, comme le montre la figure ci-dessous.

La limite de la seconde jonction de collecteur lorsque cela est fermé et un courant de circuler à travers elle ne devrait pas. Mais dans la pratique, le contraire se produit en raison de l'emplacement à proximité des transitions les uns des autres et leur influence mutuelle. Etant donné que l'émetteur est connecté à la batterie ouverte transition « moins » permet aux électrons de circuler dans la zone de base, où ils sont recombinaison partielle de trous – principaux transporteurs. base formée courant I _b. Plus il est fort, le courant de sortie proportionnellement plus. Sur ces amplificateurs de travail principaux en utilisant des transistors bipolaires.

Après que la base est uniquement le transport diffusif d'électrons, parce qu'il n'y a pas d'action de champ électrique. En raison de l' épaisseur de la couche mince (microns) et une grande amplitude du gradient de concentration de particules chargées négativement, la quasi – totalité d'entre elles tombent dans la région de collecteur, bien que la résistance de base est suffisamment grande. Là, ils se déplacent dessine un champ électrique, la promotion de leur transport actif. Les courants de collecteur et d' émetteur sont pratiquement égales, si perte de charge pas négligeable due à la recombinaison dans la base: I _e = I _b + I _k.

Les paramètres des transistors

1. Les facteurs de gain de _l'égaliseur de tension U / U et du courant: β = I _A / I _b (valeur réelle). En règle générale, les β coefficient ne dépasse pas 300, mais peuvent atteindre des valeurs de 800 et plus.
2. L'impédance d'entrée.
3. La réponse en fréquence – de la performance transistor jusqu'à une fréquence prédéterminée au-dessus duquel les transitoires qu'il n'a pas le temps de l'évolution du signal appliqué.

Transistor bipolaire: des circuits de commutation, les modes de fonctionnement

Modes de fonctionnement varient en fonction de la façon dont le circuit est assemblé. Le signal doit être appliqué et enlevé à deux points pour chaque cas, mais il n'y a que trois broches. Il en résulte qu'une électrode doit appartenir à la fois l'entrée et la sortie. Donc inclure des transistors bipolaires. du circuit: ON, OE et OK.

1. Conduire avec OK

Le circuit de commutation du transistor bipolaire à un collecteur commun , le signal est appliqué à la résistance R _L, qui est également inclus dans le circuit de collecteur. Une telle connexion est appelée collecteur commun.

Cette option ne crée qu'un gain en courant. L'avantage de l'émetteur suiveur est de fournir une grande impédance d'entrée (10-500 ohms), ce qui permet de coordonnées commode cascades.

2. Conduite avec ON

Le circuit de commutation du transistor bipolaire à base commune: signal entrant par l'intermédiaire du C ₁ et après amplification est retiré dans la sortie du circuit de collecteur, dans lequel l'électrode de base est partagé. Dans ce cas, un gain de tension est similaire à travailler avec la MA.

L'inconvénient est une petite impédance d'entrée (30-100 ohms), et un circuit à ON est utilisé comme un oscillateur.

3. Schéma avec MA

Dans de nombreux modes de réalisation, lorsque les transistors bipolaires sont utilisés, pour la plupart des circuits de commutation réalisés avec un émetteur commun. La tension d'alimentation est alimenté à travers une résistance de charge R _L, et un émetteur connecté au pôle négatif d'une source d' alimentation externe.

signal en courant alternatif à partir de la borne d'entrée entre les électrodes d'émetteur et de base (V _in), et elle devient plus grande en amplitude (V _CE) dans le circuit de collecteur. Les éléments de circuit de base: un transistor, une résistance R _L et la sortie du circuit amplificateur avec une alimentation externe. Auxiliaire: capacité C ₁ qui empêche le passage du courant continu dans le circuit d'alimentation du signal d'entrée, et une résistance R _1, par l' intermédiaire duquel le transistor apparaît.

La tension de collecteur du transistor du circuit et la sortie de la résistance R _L ensemble amplitude égale _{EMF: V CC = C I R L} + V CE.

Ainsi, V _dans le petit signal à l'entrée est donnée par la variation de puissance en courant continu pour le transistor inverseur de sortie CA géré. Le régime prévoit une augmentation des entrées 20-100 fois courant et la tension – en 10-200 fois. En conséquence, la puissance augmente également.

Manque système: une petite résistance d'entrée (500-1000 ohms). Pour cette raison, il y a des problèmes dans la formation des étages d'amplification. La résistance de sortie est 2-20 ohms.

Ces diagrammes montrent comment le transistor bipolaire. Si vous ne prenez pas d'autres mesures de leur performance sera grandement affectée par des influences extérieures, telles que la surchauffe et la fréquence de signal. En outre, la mise à la terre d'émetteur crée une distorsion harmonique à la sortie. Pour améliorer la fiabilité, le circuit est rétroactions connectés, les filtres, et ainsi de suite. N. Dans ce cas, le gain est réduit, mais le dispositif devient plus efficace.

modes de fonctionnement

La fonction de transistor affecte la valeur de la tension connecté. Tous les modes peuvent être vues lorsque le circuit appliqué du transistor bipolaire fourni précédemment avec un émetteur commun.

1. Le mode de coupure

Ce mode est créé lorsque la tension V _BE diminue à 0,7 V. Dans ce cas, la jonction d'émetteur est fermée et le collecteur de courant est absent, car aucun des électrons libres dans la base. Ainsi, les blocs de transistors.

2. Mode actif

Si une tension est appliquée à la base qui est suffisante pour ouvrir le transistor, il existe un faible courant d'entrée et une augmentation de la production, en fonction de l'amplitude du gain. Ensuite, le transistor fonctionne comme un amplificateur.

3. Mode de saturation

Il diffère du mode actif de sorte que le transistor est entièrement ouvert, et le courant de collecteur atteint la valeur maximale possible. Son augmentation ne peut être obtenue par modification de la force électromotrice appliquée ou de la charge dans le circuit de sortie. Lorsque collecteur changeant courant de base ne change pas. régime de saturation, caractérisé par le fait que le transistor est très ouvert, et ici il sert de commutateur est activé. Schematics des transistors bipolaires en combinant les modes de coupure et de saturation vous permettent de créer avec leurs clés électroniques.

Tous les modes de fonctionnement dépendent de la nature des caractéristiques de sortie indiquées dans le graphique.

Ils peuvent démontrer, si elle est assemblé schéma de câblage du transistor bipolaire avec OE.

Si vous mettez sur l'axe vertical et les segments horizontales représentent le courant de collecteur maximum et la quantité de tension d'alimentation V _CC, puis connectez les extrémités à l'autre, obtenir une ligne de charge (rouge). Elle est décrite par _{l'expression suivante: I C = (V CC –} V CE) / R C. D'après la figure , il en résulte que le point de fonctionnement , qui détermine le courant de collecteur I _C et la tension V _CE, sera déplacée le long de la ligne de charge à partir du bas vers le haut avec le courant de base augmentant I _B.

Zone V _CE entre l'axe et la première caractéristique de sortie (ombrée) où I _B = 0 caractérise le mode de coupure. Dans ce contre- courant I _C est négligeable et le transistor est fermé.

La caractéristique la plus élevée dans le point A coupe la charge de la ligne, après quoi, avec augmentation supplémentaire _du courant de collecteur I n'a pas changé. la zone de saturation dans le graphique est la zone ombrée entre l'axe I _C et la plus forte caractéristique.

Comment le transistor dans différents modes?

Le transistor fonctionne avec des signaux variables ou constants fournis au circuit d'entrée.

Transistor bipolaire: commutation de circuits, la puissance

La plupart du temps transistor sert d'amplificateur. Le signal d'entrée alternatif provoque une variation de son courant de sortie. Vous pouvez appliquer le régime avec OK ou avec la MA. Dans le circuit de sortie pour le signal requis charge. Typiquement, utiliser une résistance montée dans le circuit de sortie de collecteur. Si elle est correctement sélectionnée, la valeur de la tension de sortie est nettement supérieure à l'entrée.

travail amplificateur bien illustré dans les chronogrammes.

Lorsque les signaux d'impulsions converties, un mode est le même que celui de la sinusoïde. La qualité de les convertir composantes harmoniques déterminées par les caractéristiques de fréquence des transistors.

Le travail en mode de commutation

des commutateurs à transistors sont conçus pour des connexions de commutation sans contact des circuits électriques. Le principe est le changement progressif dans la résistance du transistor. type bipolaire est bien adapté aux exigences du dispositif clé.

conclusion

éléments semi-conducteurs utilisés dans les circuits de conversion de signaux électriques. classement polyvalent et grand permettre une large utilisation de transistors bipolaires. des circuits de commutation déterminent leurs fonctions et modes de fonctionnement. Cela dépend beaucoup des caractéristiques.

Le circuit principal des transistors de commutation bipolaires à amplifier, convertir et générer des signaux d'entrée, et le commutateur de circuits.