Универсальный внешний накопитель для всех iOS-устройств, совместим с PC/Mac, Android
Header Banner
8 800 100 5771 | +7 495 540 4266
c 9:00 до 24:00 пн-пт | c 10:00 до 18:00 сб
0 Comments

Содержание

Работа транзистора в ключевом режиме

Для рассмотрения вопроса работы транзистора в ключевом режиме заменим, полупроводниковый элемент на переменный резистор. В качестве регулятора для изменения сопротивления (проводимости у транзистора) служит та самая ручка, которую можно крутить. Таким элементом у транзистора является база, воздействие на которую вызывает изменение сопротивления участка эмиттер-коллектор.

Транзистор может находиться в закрытом состоянии (режим отсечки) или в открытом состоянии (режим насыщения). Насыщение транзистора характеризуется его полным открытым состоянием. Сопротивление перехода коллектор-эмиттер в режиме насыщения транзистора практически равно нулю и его включение в таком режиме без нагрузки приведет к выходу полупроводникового элемента из строя. Ток базы в режиме насыщения транзистора достигает большой величины, а напряжение на переходе база-эмиттер составляет 0,6…0,7В, что для данного перехода очень велико. Входная характеристика транзистора приведена ниже.

Состояния транзистора отсечка и насыщения применяются для работы транзистора в ключевом режиме (аналог контакта реле). Определяющим понятием работы транзистора в ключевом режиме является то, что ток базы транзистора небольшой величины (ток управления) управляет большим током коллектора (нагрузки), который может превосходить ток базы в десятки раз. Для определения коэффициента усиления транзистора при ключевом режиме применяют понятие «коэффициента усиления по току в режиме большого сигнала» (β «бетта»), рассчитываемый через отношение максимального тока коллектора к минимальному току базы. Для современных полупроводниковых транзисторов коэффициент β лежит в пределах от 10 до 20.

Помимо одиночных транзисторов для работы в ключевом режиме применяют «дарлингтоновские» или составные транзисторы. Коэффициент усиления таких схем может достигать 1000. Пример схемы ключевого каскада приведен ниже.

В качестве нагрузки, включаемой транзистором, используется лампочка. Назначение резистора Rбэ – перевести транзистор в закрытое состояние при размыкании контакта за счет выравнивания потенциалов базы и эмиттера. Основной задачей для такой схемы является правильный подбор сопротивления в цепи базы Rб, которое позволит обеспечить работу лампочки с максимальным накалом.

Исходные данные для расчета:
- номинальное напряжение лампочки 12В; номинальный ток – 100 мА;

- коэффициент β=10;
- падение напряжение база-эмиттерUбэ=0,6 В.

Для начала рассчитаем ток в базе: Iб = Iк / β = 100 / 10 = 10(мА). Напряжение на переходе база-эмиттер: Uбэ = 5В – 0,6В = 4,4В. Из закона Ома находим сопротивление резистора: Rб = Uбэ / Iб = 4,4В / 0,01А = 440 Ом. Из стандартного ряда сопротивлений выбираем резистор Rбэ=430 Ом.



Всего комментариев: 0


Принцип работы и схема биполярного транзистора.

На нашем сайте вышел обновленный курс по электронике! Мы рады предложить Вам новые статьи по этой теме:

Всем доброго времени суток! Мы продолжаем изучать основы электроники и сегодня пришло время разобраться как работает транзистор и что это вообще за зверь такой. Сразу отметим, что они делятся на два больших класса – биполярные и полевые, так вот в этой статье речь пойдет исключительно о биполярных транзисторах. Полевые пока немного подождут, но и до них мы доберемся 🙂

Итак, приступаем!

Биполярный транзистор является одним из самых важных и основных активных компонентов. Основная цель работы биполярного транзистора заключается в увеличении сигнала по мощности. Естественно, мощность не может появиться просто из воздуха, законы физики никто не отменял, поэтому в транзисторе увеличение мощности входного сигнала достигается за счет внешнего источника питания. Еще раз повторюсь и уточню, что усиление заключается именно в увеличении мощности, в отличие от трансформатора, который может усиливать по напряжению, но при этом происходит ослабление тока, и мощность на выходе равна мощности на входе.

Двигаемся дальше. Биполярники бывают двух типов – n-p-n и p-n-p. Какого бы типа не был биполярный транзистор, он имеет три вывода (электрода), которые называются:

  • коллектор
  • эмиттер
  • база

Схема биполярного транзистора.

Мы будем все обсуждать на примере n-p-n БТ, но в принципе для p-n-p все правила и законы точно такие же, но надо учитывать, что полярности напряжений должны быть изменены на противоположные.

Переходы база-эмиттер и база-коллектор представляют собой не что иное, как диоды (вот, кстати, статья о диодах), и в обычном рабочем режиме диод база-эмиттер открыт, а диод база-коллектор закрыт. Давайте посмотрим на визуальное представление схемы биполярного транзистора в виде комбинации диодов. Но тут необходимо уточнить, что в реальности биполярный транзистор не эквивалентен двум диодам. Представление транзистора в виде пары диодов используется только для облегчения понимания принципа его работы.

Теперь давайте на основе диодной модели, составим основные правила работы биполярного транзистора. Как уже упоминалось, диод база-эмиттер должен быть открыт, а, следовательно, напряжение на базе должно превышать напряжение на эмиттере на значение прямого напряжения диода (0.6 – 0.8 В). Таким образом:

U_б = U_э + 0.6\medspaceВ

Кстати, совсем забыл уточнить. Когда мы говорим «напряжение на коллекторе/эмиттере/базе», то подразумевается напряжение на соответствующем электроде, взятое по отношению к потенциалу земли(!). Ну и, соответственно, если мы говорим о напряжении U_{бэ}, например, то имеется в виду напряжение между базой и эмиттером, то же самое относится к U_{бк} и U_{кэ} .

Возвращаемся обратно к работе биполярного транзистора!

С диодом база-эмиттер разобрались, теперь диод коллектор-база. Он должен быть смещен в обратном направлении для нормальной работы транзистора, поэтому потенциал коллектора должен быть более положительным, чем потенциал базы (для p-n-p полярности должны быть противоположными). Таким образом, если выполнены эти условия, то биполярный транзистор находится в режиме нормальной работы, при котором ток коллектора:

I_k = h_{21э}\medspace I_b

Величина h_{21э} – это коэффициент усиления по току. Вот мы и пришли к основному принципу работы транзистора, а именно: большой ток коллектора управляется небольшим значением тока базы.

С устройством БТ разобрались, уделили внимание схеме биполярного транзистора, давайте теперь рассмотрим парочку схем посложнее!

Схема ключа на биполярном транзисторе.

Вот такая вот несложная, но безумно полезная схема! Будем разбираться, как она работает.

Пусть нагрузка у нас потребляет ток 100 мА при 12 В. Если на входе у нас ничего нету, то потенциал базы равен потенциалу эмиттера и равен нулю. При таком раскладе у нас диод база-эмиттер закрыт и, следовательно, тока на выходе тоже нет. Транзистор тут находится в режиме отсечки (это значит, что оба перехода – база-коллектор и база-эмиттер – закрыты).

Подаем на вход положительное напряжение (ну, например, с ножки контроллера) и сразу же начинается движуха 🙂 Напряжение на базе составит около 0.6 В (диод база-эмиттер открыт) и в схеме начинает протекать ток базы. И к чему же это приведет? А вот к чему. Так как диод база-эмиттер открыт, а диод база-коллектор закрыт, то БТ находится в режиме усиления, а значит, через нагрузку потечет коллекторный ток. Соответственно, на нагрузке появится напряжение.

А это в свою очередь приведет к тому, что напряжение на коллекторе будет уменьшаться (смотрите сами, напряжение коллектора + напряжение на нагрузке в сумме должны составлять 12 В, если увеличивается одно из этих значений, второе уменьшается, чистая математика 🙂 ). В итоге, когда ток коллектора увеличится до 100 мА, падение напряжения на нагрузке составит около 12 В (таковы параметры нагрузки у нас), и соответственно напряжение на коллекторе станет меньше, чем на базе. А это значит, что диод база-коллектор откроется и биполярный транзистор перейдет в режим насыщения (оба диода открыты), и дальнейшего роста тока не будет происходить.

Короче, пока на входе ничего нет – режим отсечки, подаем сигнал, транзистор, очень быстро минуя режим усиления, переходит в

режим насыщения. В этом и заключается принцип работы биполярного транзистора в качестве ключа.

Есть тут, кстати, еще одна важная фишка. Пусть, к примеру, резистор в цепи базы имеет сопротивление 1 КОм. Пусть на базу подается 10 В. Тогда на этом резисторе будет напряжение 9.4 В (10 В минус прямое напряжение диода база-эмиттер). Рассчитаем ток базы – делим 9.4 В на 1 КОм и получаем 9.4 мА. Пусть коэффициент усиления транзистора равен 50. Находим коллекторный ток: 9.4 мА * 50 = 470 мА. Вот такой получили расчет. Вроде бы все верно, но на самом деле все совсем не так и таким образом рассчитывать нельзя! Давайте разбираться, в чем тут ошибка.

Вспоминаем, что при значении тока коллектора 100 мА напряжение на нем становится мало относительно базы и биполярный транзистор насыщается. А значит дальнейшего роста тока быть не может! Таким образом, рассчитанные 470 мА на нагрузке мы не увидим, просто образуется так называемый избыток тока базы.

Итак, сегодня мы обсудили суть работы биполярного транзистора и его схему. Хотел я еще рассказать в этой статье про эмиттерный повторитель, но как то получилось объемно, а про повторитель надо поговорить обстоятельно и обширно, так что через пару дней в новой статье обязательно вернемся к биполярникам. До скорой встречи, следите за новостями 🙂

Работа транзистора в ключевом режиме

Одна из простейших схем транзисторного ключа приведена на рис. 6.22, а временные диаграммы для этой схемы – на рис. 6.23. Схема с общим эмиттером используется в транзисторном ключе чаще всего потому, что по сравнению с другими схемами может быть получен максимальный коэффициент усиления по мощности.

Рис. 6.22. Схема транзисторного ключа

При отсутствии управляющего сигнала транзистор закрыт и находится в состоянии отсечки, так как на базу подано положительное значение напряжения смещения Ucм (рис. 6.23, а). Состояние отсечки соответствует положению – «разомкнутый контакт». Источник положительного напряжения смещения + Ucм вводится в цепь базы для ограничения не равного нулю тока IКО, проходящего через цепь нагрузки. При подаче отрицательного управляющего сигнала (рис. 6.23, б), амплитуда которого превышает значение напряжения смещения, на базу транзистора подается отрицательный сигнал (рис. 6.23, в) и он переходит в состояние насыщения, которое аналогично замкнутому контакту. В закрытом состоянии потенциал коллектора (U

вых) близок к (–UК), в открытом – к (+UК) (рис. 6.23, г).

Для обеспечения режима насыщения необходимо, чтобы значение тока базы соответствовало следующему условию (рис. 6.23, д):

IБ нас  IК нас/мин, (6.16)

где IК нас – ток коллектора в режиме насыщения;

мин – минимальный статический коэффициент усиления транзистора.

Рис. 6.23. Временные диаграммы в схеме транзисторного ключа

При открытии транзистора ток эмиттера IЭ появляется практически мгновенно (рис. 6.23, е), его задают в ключевых схемах на 20-30 % больше номинального тока IЭ ном. Превышение тока эмиттера над номинальным называется избыточным током, а отношение

(6.17)

называется коэффициентом (глубиной) насыщения.

Ток в цепи коллектора (рис. 6.23, ж) появляется позже на время задержки включения (t2 – t1), которое затрачивается на диффузионное перемещение через базу инжектированных носителей. Это время незначительно и в случае приближенных расчетов им пренебрегают.

Разность (t3 – t2) – время фронта импульса коллекторного тока (на уровне IК=Iк нас заканчивается переходный процесс в коллекторной цепи).

Разность (t4 – t3) – время продолжения переходного процесса в базе, так как концентрация инжектированных носителей зарядов при наличии избыточного тока эмиттера продолжает некоторое время возрастать.

Момент окончания переходного процесса в транзисторе соответствует моменту времени t4.

Разность (t4 – t1) – время установления, соответствует времени заряда диффузионной емкости эмиттерного перехода.

Разность (t6 – t5) – время задержки включения, при котором IК = IКнас.

Приложение к эмиттерному переходу обратного напряжения вызывает в начальный момент значительный обратный ток вследствие насыщения перехода свободными носителями зарядов. Этот ток протекает до момента времени t7. После момента времени t5 – подачи запирающего напряжения в коллекторной цепи, и момента времени t7 в цепи эмиттера токи начинают снижаться, что связано с рассасыванием накопленного заряда в базе.

Завершение переходного процесса происходит в момент времени t8.

Разность (t8 – t6) – время спада импульса коллекторного тока.

ЛЕКЦИЯ 13 БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Динамический и ключевой режимы работы биполярного транзистора

Одновибраторы на дискретных элементах.

11.3. ОДНОВИБРАТОРЫ Одновибраторы используются для получения прямоугольных импульсов напряжения большой длительности (от десятков микросекунд до сотен миллисекунд), в качестве устройств задержки, делителей

Подробнее

10.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ

10.2. ЭЛЕКТРОННЫЕ КЛЮЧИ Общие сведения. Электронный ключ это устройство, которое может находиться в одном из двух устойчивых состояний: замкнутом или разомкнутом. Переход из одного состояния в другое в

Подробнее

1.1 Усилители мощности (выходные каскады)

Лекция 9 Тема 9 Выходные каскады 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены

Подробнее

1.1 Усилители мощности (выходные каскады)

Лекция 7 Тема: Специальные усилители 1.1 Усилители мощности (выходные каскады) Каскады усиления мощности обычно являются выходными (оконечными) каскадами, к которым подключается внешняя нагрузка, и предназначены

Подробнее

Цифровые и импульсные устройства

Электроника и МПТ Цифровые и импульсные устройства Импульсные устройства устройства, предназначенные для генерирования, формирования, преобразования и неискаженной передачи импульсных сигналов (импульсов).

Подробнее

Лекция 29. БАЗОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

97 Лекция 9. БАЗОВЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ План. Элементы транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ).. Элементы КМОП-логики. 3. Основные параметры логических элементов. 4. Выводы.. Элементы транзисторно-транзисторной

Подробнее

11.2. МУЛЬТИВИБРАТОРЫ

11.2. МУЛЬТИВИБРАТОРЫ Мультивибраторы применяются для генерирования прямоугольных импульсов в тех случаях, когда нет жестких требований к их длительности и частоте повторения. Мультивибраторы на дискретных

Подробнее

Задания для индивидуальной работы

Министерство науки и образования РФ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ АКАДЕМИКА С.П. КОРОЛЕВА Кафедра "Радиотехнические устройства" Задания для индивидуальной работы Методические

Подробнее

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ. Рисунок 1. Рисунок 2

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ Методические указания по темам курса Изучение данного раздела целесообразно проводить, базируясь на курсе физики и руководствуясь программой курса. Усилители на биполярных транзисторах

Подробнее

Вход Усилитель. Обратная связь

Лекция 5 Тема 5 Обратная связь в усилителях Обратной связью () называют передачу части энергии усиливаемого сигнала из выходной цепи усилителя во входную. На рисунке 4 показана структурная схема усилителя

Подробнее

Триггеры, одновибраторы, мультивибраторы

КЫРГЫЗСКО-РОССИЙСКИЙ СЛАВЯНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЕСТЕСТВЕННО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра физических процессов горного производства П.И. ПАХОМОВ Триггеры, одновибраторы, мультивибраторы Методическое руководство

Подробнее

8. Интегральные логические элементы

8. Интегральные логические элементы Введение В логических элементах биполярные транзисторы могут использоваться в трёх режимах: режим отсечки оба p-n перехода транзистора закрыты, режим насыщения оба p-n

Подробнее

Нелинейные сопротивления «на ладони»

Нелинейные сопротивления «на ладони» Структурой, лежащей в основе функционирования большинства полупроводниковых электронных приборов, является т.н. «p-n переход». Он представляет собой границу между двумя

Подробнее

Лабораторная работа 1

Лабораторная работа 1 «Исследование работы транзисторного мультивибратора» Цель работы : Произвести расчет транзисторного мультивибратора на биполярных транзисторах» Цели занятия: 1.Развивающая Развитие

Подробнее

Лекция 3 БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

21 Лекция 3 БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ План 1. Устройство и принцип действия биполярного транзистора 3. Вольт-амперные характеристики биполярных транзисторов 3. Мощные биполярные транзисторы 4. Выводы 1. Устройство

Подробнее

Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

84 Лекция 9 СТАБИЛИЗАТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План 1. Введение 2. Параметрические стабилизаторы 3. Компенсационные стабилизаторы 4. Интегральные стабилизаторы напряжения 5. Выводы 1. Введение Для работы электронных

Подробнее

Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ

Лекция 8 Тема 8 Специальные усилители Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

Подробнее

) j 1 и j з - j 2 - j2 - j 2. V2. j2 -

ТИРИСТОРЫ ПЛАН 1. Общие сведения: классификация, маркировка, УГО. 2. Динистор: устройство, принцип работы, ВАХ, параметры и применение. 3. Тринистор. 4. Симистор. Тиристор - это полупроводниковый прибор

Подробнее

ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ.

ТЕМА 6 ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ. Электронный усилитель - устройство, преобразующее маломощный электрический сигнал на входе в сигнал большей мощности на выходе с минимальными искажениями формы. По функциональному

Подробнее

2.2. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

2.2. БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Средняя область транзистора называется базой, одна крайняя область эмиттером (Э), а другая коллектором (К). Обычно концентрация примесей в эмиттере больше, чем в коллекторе.

Подробнее

Глава 5. Дифференциальные усилители

Глава 5. Дифференциальные усилители 5. Дифференциальные усилители Дифференциальный усилитель это симметричный усилитель с двумя входами и двумя выходами, использующийся для усиления разности напряжений

Подробнее

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ Биполярный транзистор прибор, состоящий из трех полупроводниковых областей с чередующимся типом проводимости (np-n или p-n-p) с двумя p n-переходами, пригодный для усиления, генерации

Подробнее

Глава 5. УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Глава 5. УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ 5.1. ПРИНЦИП УСИЛЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ Назначение и классификация усилителей. Усилители переменного напряжения являются наиболее распространенным типом электронных

Подробнее

Биполярный транзистор.

Конспект 04 1 Биполярный транзистор. Транзисторы бывают биполярные (приборы, управляемые током) и полевые (приборы, управляемые напряжением). В основу биполярного транзистора положены два p-n перехода.

Подробнее

Амплитудные детекторы

1 Искажения при детектировании амплитудно-модулированных колебаний Кафедра РЭИС. Доцент Никитин Никита Петрович. 2009 2 Нелинейные искажения при детектировании амплитудномодулированных колебаний Пусть

Подробнее

Пример решения задачи 1.

Введение Методические указания предназначены для студентов-заочников электрических и неэлектрических специальностей при изучении электроники по курсу «ЭОЭиМПТ», часть 2. Требования к контрольной работе:

Подробнее

Раздел 2. Усиление слабых сигналов.

Раздел 2. Усиление слабых сигналов. Глава 4. Принципы построения усилительных схем 4.1. Схемы подачи питания и стабилизации Постоянные токи и напряжения в цепях УЭ, соответствующие состоянию покоя, т.е.

Подробнее

Источник: И.П. Степаненко, «Основы микроэлектроники», Лаборатория базовых знаний, 2003

Источник: И.П. Степаненко, «Основы микроэлектроники», Лаборатория базовых знаний, 2003 Реализация элементарных логических функций. Основные логические элементы: НЕ, И, И-НЕ, ИЛИ, ИЛИ-НЕ Таблица истинности:

Подробнее

ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ

95 Лекция 0 ИМПУЛЬСНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ НАПРЯЖЕНИЯ План. Введение. Понижающие импульсные регуляторы 3. Повышающие импульсные регуляторы 4. Инвертирующий импульсный регулятор 5. Потери и КПД импульсных регуляторов

Подробнее

Защита блока питания от перегрузки.

Защита блока питания от перегрузки. (с изменениями) Рассмотрим изначальную схему, показанную на Рис. 1. И возьмем для примера в качестве VT1 транзистор ГТ404Д. Согласно справочным данным статический коэффициент

Подробнее

Усилители мощности (УПТ)

Электроника и МПТ Усилители мощности (УПТ) Усилитель мощности усилительный каскад, предназначенный для передачи в нагрузку заданной либо максимально возможной мощности при максимально возможном КПД и минимальных

Подробнее

Рисунок 1 Частотная характеристика УПТ

Лекция 8 Тема: Интегральные усилители 1 Усилители постоянного тока Усилителями постоянного тока (УПТ) или усилителями медленно изменяющихся сигналов называются усилители, которые способны усиливать электрические

Подробнее

Лекция 2 ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

109 Лекция ЦЕПИ С ДИОДАМИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ План 1. Анализ цепей с диодами.. Источники вторичного электропитания. 3. Выпрямители. 4. Сглаживающие фильтры. 5. Стабилизаторы напряжения. 6. Выводы. 1. Анализ

Подробнее

Проверка биполярного транзистора - Основы электроники

Приветствую всех любителей электроники, и сегодня в продолжение темы применение цифрового мультиметра мне хотелось бы рассказать, как проверить биполярный транзистор с помощью мультиметра.

Биполярный транзистор представляет собой полупроводниковый прибор, который предназначен для усиления сигналов. Так же транзистор может работать в ключевом режиме.

Транзистор состоит из двух p-n переходов, причем одна из областей проводимости является общей. Средняя общая область проводимости называется базой, крайние эмиттером и коллектором. Вследствие этого разделяют n-p-n и p-n-p транзисторы.

Итак, схематически биполярный транзистор можно представить следующим образом.

Рисунок 1. Схематическое представление транзистора а) n-p-n структуры; б) p-n-p структуры.

Для упрощения понимания вопроса p-n переходы можно представить в виде двух диодов, подключенных друг к другу одноименными электродами (в зависимости от типа транзистора).

Рисунок 2. Представление транзистора n-p-n структуры в виде эквивалента из двух диодов, включенных анодами друг к другу.

Рисунок 3. Представление транзистора p-n-p структуры в виде эквивалента из двух диодов, включенных катодами друг к другу.

Конечно же для лучшего понимания желательно изучить как работает p-n переход, а лучше как работает транзистор в целом. Здесь лишь скажу, что чтобы через p-n переход тек ток его необходимо включить в прямом направлении, то есть на n – область (для диода это катод) подать минус, а на p-область (анод).

Это я вам показывал в видео для статьи «Как пользоваться мультиметром» при проверке полупроводникового диода.

Так как мы представили транзистор в виде двух диодов, то, следовательно, для его проверки необходимо просто проверить исправность этих самых «виртуальных» диодов.

Итак, приступим к проверке транзистора структуры n-p-n. Таким образом, база транзистора соответствует p- области, коллектор и эмиттер - n-областям. Для начала переведем мультиметр в режим проверки диодов.

В этом режиме мультиметр будет показывать падение напряжения на p-n переходе в милливольтах. Падение напряжения на p-n переходе для кремниевых элементов должно быть 0,6 вольта, а для германиевых – 0,2-0,3 вольта.

Сначала включим p-n переходы транзистора в прямом направлении, для этого на базу транзистора подключим красный (плюс) щуп мультиметра, а на эмиттер черный (минус) щуп мультиметра. При этом на индикаторе должно высветиться значение падения напряжения на переходе база-эмиттер.

Далее проверяем переход база-коллектор. Для этого красный щуп оставляем на базе, а черный подключаем к коллектору, при этом прибор покажет падение напряжения на переходе.

Здесь необходимо отметить, что падение напряжения на переходе Б-К всегда будет меньше падения напряжения на переходе Б-Э. Это можно объяснить меньшим сопротивлением перехода Б-К по сравнению с переходом Б-Э, что является следствием того, что область проводимости коллектора имеет большую площадь по сравнению с эмиттером.

По этому признаку можно самостоятельно определить цоколевку транзистора, при отсутствии справочника.

Так, половина дела сделана, если переходы исправны, то вы увидите значения падения напряжения на них.

Теперь необходимо включить p-n переходы в обратном направлении, при этом мультиметр должен показать «1», что соответствует бесконечности.

Подключаем черный щуп на базу транзистора, красный на эмиттер, при этом мультиметр должен показать «1».

Теперь включаем в обратном направлении переход Б-К, результат должен быть аналогичным.

Осталось последняя проверка – переход эмиттер-коллектор. Подключаем красный щуп мультиметра к эмиттеру, черный к коллектору, если переходы не пробитые, то тестер должен показать «1».

Меняем полярность (красный-коллектор, черный- эмиттер) результат – «1».

Если в результате проверки вы обнаружите не соответствие данной методике, то это значит, что транзистор неисправен.

Эта методика подходит для проверки только биполярных транзисторов. Перед проверкой убедитесь, что транзистор не является полевым или составным. Многие изложенным выше способом пытаются проверить именно составные транзисторы, путая их с биполярными (ведь по маркировки можно не правильно идентифицировать тип транзистора), что не является правильным решением. Правильно узнать тип транзистора можно только по справочнику.

При отсутствии режима проверки диодов в вашем мультиметра, осуществить проверку транзистора можно переключив мультиметр в режим измерения сопротивления на диапазон «2000». При этом методика проверки остается неизменной, за исключением того, что мультиметр будет показывать сопротивление p-n переходов.

А теперь по традиции поясняющий и дополняющий видеоролик по проверке транзистора:

Напряжение открытия биполярного транзистора. Ключевой режим работы биполярных транзисторов

Мы разбирались с основами усилителей, немного было сказано о том, что такое обратная связь и коэффициент усиления. Был приведен расчет схемы на операционном усилителе. Теперь мы готовы заглянуть чуть глубже, чтобы понять основы основ.

Транзистор можно представить в виде переменного сопротивления. Положение регулятора зависит от тока подаваемого на базу. Если ток не подается, сопротивление перехода коллектор-эмиттер очень большое. При подаче на базу небольшого тока, сопротивление переменного резистора уменьшится, и по цепи К-Э потечет ток в h31 раз больше тока базы. h31 это величина коэффициента усиления транзистора, находится по справочнику.

Если ток базы постепенно увеличивать, то сопротивление перехода будет постепенно уменьшаться, до тех пор пока не станет близким к нулю. В этот момент транзистор будет полностью открыт, именно этот режим мы и рассматривали в статье про подключение нагрузки при помощи транзистора.

На этот раз нас интересует промежуточное состояние, так как вход и выход взаимосвязаны, то сигнал на выходе будет являться копией входного, но усиленный в несколько раз. Теперь разберемся с усилением. Дело в том, что h31, имеет довольно большой разброс для одного типа транзистора может находиться в пределах от 400 до 1000. Так же, он зависит от температуры. Поэтому, существует типовая схема усиления, которая учитывает все эти недостатки. Но для общего развития стоит рассказать какие они вообще бывают.

Вспомним что мы представляли усилитель, как черный ящик — две ножки вход и две выход. В случае с транзистором, одна из ножек будет постоянно общей для входа и для выхода. В зависимости от этого транзистор может быть включен по схеме с общем базой, с общим коллектором и общим эмиттером.


Каждая из этих схем имеет свои преимущества и недостатки. Наша цель рассмотреть включение по схеме с общим эмиттером, потому что данная схема позволяет усилить и ток, и напряжение.

На самом деле, информации с расчетом схемы с общим эмиттером в интернете полно, но на мой взгляд, она не годится для человека, который с трудом представляет себе как выглядит транзистор. Здесь мы будет рассматривать максимально упрощенный вариант, который позволит получить весьма приближенный, но, нам мой взгляд, понятный результат. Поэтому постараемся шаг за шагом разложить все по полочкам.

Реальный транзистор имеет несколько особенностей, которые нужно учитывать при разработке схемы. Например, если сигнал маленькой амплитуды подать на базу, то на выходе ничего не будет — транзистор просто напросто не откроется. Для того, чтобы на выходе появился сигнал, его нужно приоткрыть, т.е. подать на базу напряжение смещения, порядка 0,7В. Обычно это напряжение подается при помощи делителя напряжения. На номиналы резисторов пока не обращаем внимание, расчет будет чуть дальше.

Следующий момент, когда транзистор будет открываться, то по цепи коллектор-эмиттер потечет ток, причем когда транзистор будет полностью открыт, то ток будет ограничен только источником питания. Поэтому транзистор может сгореть. Величина максимального тока приводится в справочнике, поэтому для ограничения тока в цепь коллектора ставится токоограничивающий резистор (как для светодиода).

Осталось добавить резистор в цепь эмиттера. Смысл его в том, что когда под влиянием окружающей температуры напряжение на выходе изменяется, изменяется и ток коллектора. Так как ток коллектора и эмиттера одинаков, то и на эмиттерном резисторе изменяется напряжение. Напряжение базы и эмиттера связаны формулой U бэ = U б – U э. получается, что если на выходе напряжение увеличилось, то на базе оно уменьшится, при этом транзистор призакроется и наоборот. Таким образом транзистор сам себя регулирует, не давая напряжению изменяться под действием внешних факторов, т.е. эмиттерный резистор играет роль отрицательной обратной связи.

Вспомним, что коэффициент усиления находится в довольно большом диапазоне. Поэтому эмиттерный резистор, кроме того, за счет обратной связи, позволяет контролировать величину коэффициента усиления схемы. Отношение сопротивления коллекторного резистора к эмиттерному, примерно, является коэффициентом усиления Ku.

Любой источник сигнала имеет свое внутреннее сопротивление, поэтому для того чтобы ток от внешнего источника VCC не протекал через источник V1 ставят блокировочный конденсатор С1. В итоге мы получили схему усилителя с общим эмиттером.


Чтобы не было искажения сигнала, на базу необходимо подавать напряжение смещения, т.е. транзистор должен быть постоянно приоткрыт, поэтому даже при отсутствии сигнала на входе, по цепи коллектор-эмиттер постоянно будет протекать ток. Этот ток называется ток покоя, его рекомендуемая величина 1-2мА. Остановимся на 1мА.

Теперь нужно выбрать резисторы R3 и R4, Их величина будет определять ток покоя, но необходимо учесть, что транзистор не сможет усиливать напряжение ниже 0,7В, поэтому сигнал на выходе обычно колеблется относительно некоторой точки, в качестве которой обычно выбирают половину напряжения питания. Поэтому половина напряжения должна падать на этих резисторах, а вторая половина будет падать на транзисторе.

R3+R4 = (Uпит/2)/Iк = 2,5В/0,001 = 2,5кОм.
Требуемый коэффициент усиления 10, т.е. R3 должен быть больше R4 в 10 раз. Исходя из этого есть два условия:
R3+R4=2500
R3=10*R4

Подставим в первую формулу второе выражение
10R4+R4=2500
11R4=2500
R4=227 Ом ближайший реально существующий номинал 220 Ом
R3=10*R4=2270 ближайший номинал 2,2кОм

Пересчитаем напряжение средней точки на выходе, с учетом выбранных резисторов:
Uк=Uпит-(Rк*Iк)=5-2,2*0,001=2,8В

Теперь нужно вычислить ток базы, для транзистора BC547C h31min=420
Iб=(Uпит/(Rк+Rэ))/h31=(5/(2200+220))/420=0,00000492А

Ток делителя R1,R2 должен быть в 5-10раз больше тока базы, для того, чтобы не оказывать на него влияния
Iд=Iб*10=0,0000492А

Рассчитаем общее сопротивление делителя R1,R2
R12=Uпит/Iд=5/0,0000492=101 692 Ом

Напряжение Uбэ типовое для всех транзисторов, находится в пределах 0,55-0,7В. По знакомой формуле вычисляем напряжение на базе:
Uб=Uэ+Uбэ=0,22+0,66=0,88В

Отсюда вычислим сопротивление R2:
Rб2= (Rб1+Rб2)*Uб/Eп=(101*0,88)/5=17 776 или 18кОм по номинальному ряду

Из их суммы R1,R2 можно найти R1
R1=R12-R2=101-18=83кОм или 82кОм из существующих

Остался только блокировочный конденсатор, его величина должна быть больше
C>>1/2*pi*f*R2||R1 f — нижняя граница усиливаемой частоты, возьмем 20Гц
С=1/(6,28*20*82000)=0,09мкФ, можно поставить 0,47мкФ

В результате мы получили следующую схему:


Как видно выходной вольтметр показывает 432мВ, т.е. коэффициент усиления схемы получился Кu=432/50~8,5. Чуть меньше ожидаемого, но в целом неплохо. И еще один момент, на графиках видно, что сигнал, как уже говорилось, смещен относительно нуля, убрать постоянную составляющую можно поставив на выход конденсатор. Так же обратите внимание, что усиленный сигнал смещен относительно входного на 180 градусов.

Страшное слово - Транзистор

Ну вот, собственно, миновав семь скучных и бесполезных глав о всякой муре =), мы дошли-таки до самого интересного и захватывающего. До транзистора.

Современная электроника не смогла бы существовать, если бы не этот элемент! Ведь даже самая навороченная микросхема, где-то в глубине своей силиконовой души состоит из тех же самых транзисторов. Только - очень маленьких.

Транзистор - это усилительный элемент. Он усиливает слабую энергию подаваемого на него сигнала за счет энергии дополнительного источника питания.


Поясняю. Все мы ездили хоть раз на поезде, на электричке или, хотя бы, на трамвае. Когда поезд тормозит, всегда слышно характерное шипение. Это работает пневматический привод тормозов. Иными словами, сжатый воздух идет от бака к тормозам. Тормозные колодки подключены к поршню. Когда на поршень начинает давить сжатый воздух - поршень движется вперед и прижимает колодки плотно к колесу. Поезд тормозит… А отчего воздух начинает поступать на поршень? Вероятно, так хочет машинист. Он открывает у себя в кабине вентиль, и воздух идет. Все до неприличия просто!

Небольшая поясняющая картинка:


Теперь зададимся вопросом, а смог бы машинист остановить поезд, если бы тормозной рычаг был непосредственно связан с тормозными колодками? Наверно, нет. Каким бы качком он не был, остановить поезд человеку не под силу. А сжатый воздух делает это запросто, достаточно лишь открыть вентиль.

Посмотрим, что получилось: машинист тратит маленькую энергию на то, чтоб нажать тормозной рычаг. Открывается клапан, и мощный поток сжатого воздуха, с много большей энергией, прижимает тормозные колодки. То есть, клапан можно назвать усилительным элементом, который усиливает слабую энергию, затрачиваемую человеком за счет сильной энергии сжатого воздуха.

Смею Вас заверить, в транзисторе все абсолютно так же. Только через него проходит не сжатый воздух, а электрический ток. У транзистора три вывода: коллектор, эмиттер и база.


Между коллектором и эмиттером течет сильный ток, он называется коллекторный ток (Iк), между базой и эмиттером - слабый управляющий ток базы (Iб). Величина коллекторного тока зависит от величины тока базы, так же как и напор сжатого воздуха зависит от того, насколько открыт клапан. Причем, коллекторый ток всегда больше тока базы в определенное количество раз. Эта величина называется коэффициент усиления по току, обозначается h31э . У различных типов транзисторов это значение колеблется от единиц до сотен раз.

Итак, коэффициент усиления по току - это отношение коллекторного тока к току базы:

h31э = Iк / Iб

Для того, чтобы вычислить коллекторный ток, нужно умножить ток базы на коэффициент усиления:

Iк = Iб * h31э

Рисуем схему.


В этой схеме транзистор управляет яркостью свечения лампочки. Иными словами, он регулирует ток, протекающий через лампочку. Поскольку лампочка подключена к коллектору транзистора, то и ток, текущий через нее является током коллектора.

Управляющий ток базы ограничивается резистором R1. Зная этот ток и коэффициент усиления транзистора (h31э), можно легко узнать ток коллектора. С другой стороны, зная, какой нам нужен ток коллектора, мы всегда можем вычислить ток базы и подобрать соответствующий резистор.

Немножко посчитаем:)

.

Пусть наша лампочка кушает ток 0,33 А,
а транзистор имеет h31э = 100.
Какой нужен ток базы, чтобы лампочка горела в полный накал?
И каким при этом будет сопротивление R1?

Полный накал - это когда ток потребления равен номинальному.
Номинальный - 0,33 А. Таким образом, необходимый ток коллектора - 0,33 А.
Ток базы должен быть меньше коллекторного в h31э раз. То есть - в 100 раз. То есть, он должен быть равен 0,33/100 = 0,0033А = 3,3 мА.
Ура, решили!!!

Транзисторная импульсная и цифровая техника базируется на работе транзистора в качестве ключа. Замыкание и размыкание цепи нагрузки - главное назначение транзистора, работающего в ключевом режиме. По аналогии с механическим ключом (реле, контактором), качество транзисторного ключа определяется в первую очередь падением напряжения (остаточным напряжением) на транзисторе в замкнутом (открытом) состоянии, а также остаточным током транзистора в выключенном (закрытом) состоянии.

Важность рассмотрения свойств транзисторного ключа для уяснения последующего материала вытекает из того, что путем изменения состояний транзистора в последовательной цепи с резистором и источником питания осуществляются, по сути дела, формирование сигналов импульсной формы, а также различные преобразования импульсных сигналов в схемах и узлах импульсной техники. Транзистор применяют также в качестве бесконтактного ключа в цепях постоянного и переменного токов для регулирования мощности, подводимой к нагрузке.

Основой всех узлов и схем импульсной и цифровой техники является так называемая ключевая схема - каскад на транзисторе, работающем в ключевом режиме. Построение ключевой схемы подобно усилительному каскаду. Транзистор в ключевой схеме может включаться с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. Наибольшее распространение получила схема ОЭ. Этот вид включения биполярного транзистора и используется далее при рассмотрении ключевого режима его работы.

Рисунок 4.3 - Ключевая схема на транзисторе и графическое определение режимов открытого и закрытого состояний транзистора

Ключевая схема на транзисторе типа р-п-р показана на рисунке 4.3, а . Транзистор Т выполняет функцию ключа в последовательной цепи с резистором R K и источником питания.

Для удобства рассмотрения процессов в схеме в режимах открытого и закрытого состояний транзистора воспользуемся графоаналитическим методом, основанным на построении линии нагрузки а - б по постоянному току (рисунок 4.3, б ).

Линия нагрузки описывается соотношением U кэ = − (Е к − I к R к) и проводится так же, как для усилительного каскада. Точки пересечения линии нагрузки с вольт-амперными характеристиками транзистора определяют напряжения на элементах и ток в последовательной цепи.

Режим запирания (режим отсечки) транзистора осуществляется подачей на его вход напряжения положительной полярности (U вх > 0), указанной на рисунке 4.3, а без скобок. Под действием входного напряжения эмиттерный переход транзистора запирается (U бэ > 0) и его ток I э = 0. Вместе с тем через резистор R б протекает обратный (тепловой) ток коллекторного перехода I к0 . Режиму закрытого состояния транзистора соответствует точка М з (см. рисунок 4.3, б ).

Протекание через нагрузку теплового тока I к0 связано с тем, что транзистор в закрытом состоянии не обеспечивает полного отключения нагрузочного резистора R к от источника питания. Малое значение I к0 является одним из критериев выбора транзистора для ключевого режима работы.

Величину запирающего входного напряжения U вх. з an выбирают из расчета того, чтобы при протекающем через резистор R б тепловом токе было обеспечено выполнение условия:

U бэ = U вх. з an − I к0 R б > 0.

Напряжение U 6э для германиевых транзисторов составляет 0,5…2,0 В.

Режим открытого состояния транзистора достигается изменением полярности входного напряжения (U вх М о на линии нагрузки.

Определим необходимые условия для создания открытого состояния транзистора. С этой целью предположим, что при U вх I б увеличивается постепенно. Увеличению тока базы будет соответствовать увеличение тока коллектора и перемещение рабочей точки из положения М з вверх по линии нагрузки. Напряжение U кэ транзистора при этом постепенно уменьшается. До некоторого граничного значения тока базы I б.гр сохраняется известная пропорциональная зависимость между I к и I б.

1 Работа полупроводниковых приборов в ключевом режиме » СтудИзба

1. Работа полупроводниковых приборов в ключевом режиме.

1.1 Ключи на транзисторах.

Работу  транзистора в точках А и Б можно рассмотреть в виде ключа. В точке А ключ замкнут, в точке Б ключ разомкнут.

Ключ - элемент, осуществляющий под действием управляющих сигналов различные коммутации, включение и выключение источников питания. В статическом режиме ключ находится в одном из двух состояний: включенном или выключенном.

Примером простейшей ключевой схемы является ключ, построенный на биполярном транзисторе. В статическом режиме транзистор закрыт (точка Б на входной характеристике), либо открыт (точка А)

В точке Б ток коллектора Ik = 0 и на входе ключа действует уровень низкого напряжения, режим работы транзистора называют режимом отсечки.

В точке А ток коллектора Imax = E/Rk и на входе ключа действует высокий уровень напряжения, режим работы транзистора называют режимом насыщения.

Входной и выходной сигналы являются цифровыми сигналами с напряжениями Высокого и Низкого уровня.

Высокий уровень является логической единицей, Низкий уровень - логическим нулем.

Транзисторный ключ                                                               Обычный переключатель

                  Рис. 1.1                                                                                        Рис. 1.2                                            

Выходная характеристика

Uвх

Uвых

   0

  1

   1

   0

Рис. 1.3

Возможные схемы коммутации ключа

Рис 1.4                                    Рис 1.5                                                Рис. 1.6                                    

1.2 Транзисторно-транзисторная логика. (ТТЛ)

На начальном этапе развития цифровой электроники было разработано большое число всевозможных схемотехнических pешений, реализующих основные логические операции. Однако широкое практическое использование получили только некоторые из них. Эти элементы наилучшим образом сочетают ряд важных как для потребителя, так и для изготовителя характеристик.

Самыми распространенными на сегодняшний день являются интегральные схемы (ИС), реализующие ТТЛ и её разновидности. В ТТЛ используются биполярные транзисторы. Зарубежные серии ТТЛ - SN54/SN74, разработанные фирмой Texas Instruments (USA).

ТТЛ обладают средним быстродействием (Fmax=20...50 МГц), средней потребляемой мощностью, напряжение питания 5в ± 10%. Плотность расположения ТТЛ-транзисторов на пластине составляет 106 элементов на 1 см 2.    Все отечественные серии ТТЛ можно разделить на следующие группы:

Стандартные - серии 155

Быстродействующие с диодами Шотки - серии 530, 531, 1531.

Маломощные с диодами Шотки - серии 533, 555, 1533.

Функцию “И” в ТТЛ ключе выполняется в общих для нескольких эммитеров базовых и коллекторных областях.

Электрическая ТТЛ-схема логического элемента И-НЕ (штрих Шеффера)

VT1-многоэммитерный транзистор                                  Рис. 1.7

VT2-фазорасщепитель

VT3-нелинейная коррекция позволяет увеличить быстродействие и приблизить выходной сигнал к прямоугольной форме.

VT4,VT5 двухтактный выходной усилитель

VT1,VT2,VT3,VT4,VT5 – биполярные транзисторы.

Недостатками логики ТТЛ являются малая нагрузочная способность, малая помехоустойчивость

Временные параметры ТТЛ

                                                      Рис. 1.8

tзд - время задержки распространения, временной интервал между перепадами входного и выходного напряжений, измеренный по заданному уровню. Суммарная постоянного времени задержки семейства ТТЛ (T=29 нс)

1.3 Эмиттерно-связанная логика. (ЭСЛ)

Причиной появления ЭСЛ явилось желание повысить быстродействие цифровых устройств. Это желание привело к использованию в них совершенно отличного от ТТЛ схемотехнического решения, т.е. путем увеличения коллекторного тока при неизменном постоянном токе перезаряда выходной ёмкости биполярных транзисторов. Такие решения позволяют повысить быстродействие, однако, за счет снижения помехоустойчивости и увеличения потребляемой мощности.

Зарубежная серия ЭСЛ - МС 10000, разработанная фирмой Motorola (USA).

Отечественные серии ЭСЛ - К100, К531, К500, К1500.

Цифровые ИС ЭСЛ представляют собой транзисторные переключающие схемы с объединенными эмиттерами, имеют высокую нагрузочную способность за счет малого входного сопротивления эмиттерных повторителей.

Принципиальная электрическая схема ЭСЛ серии К500

                                                                                                   Рис. 1.9

VT1-VTn+1  -тоновый ключ

VTn+2,Rn+3  -эмиттерный повторитель              биполярные транзисторы

VTn+3,VTn+4  - цепь нагрузок

VD1,VD2,Rn+4  -параметрический стабилизатор

VD1,VD2  -термокомпенсация

1.4 Интегрально – инжекторная логика. (И2Л)

Для повышения технологичности изготовления желательно при разработке интегральных схем применить схемотехнические решения, использующие однотипные элементы, например, только биполярные транзисторы. Поиск таких решений привел к почти одновременной разработке фирмами Philips и IBM (USA) элемнтов интегральной инжекторной логики И2Л с отсутствием резисторов, использованием токового питания биполярных транзисторов, пространственное совмещение в кристалле интегральной схемы, малым значением логического перехода, что привело к увеличению быстродействия. Логика И2Л нашла широкое применение в быстродействующих вычислительных устройствах.

Срез топологии логики И2Л.   Принципиальная электрическая схема логики И2Л.

                          

Рис. 1.10

VT2  -многоколлекторный транзистор выполняющий

 функцию инвентора                                                                 биполярные транзисторы

VT1  -генератор (инжектор) базового тока VT2.

Более высокая плотность компоновки, более высокая рассеивающая мощность на логический элемент.

1.5 Логика на однотипных полевых транзисторах (МОП) и на на комплектарных полевых транзисторах (КМОП).

Логика на однотипных полевых транзисторах (МОП)

Решение задач резкого снижения потребляемой мощности привело к созданию интегральных схем на полевых транзисторах, однако по быстродействию эти интегральные схемы уступают логике на биполярных транзисторах. n - МОП и р - МОП обладают высокой помехоустойчивостью, имеют меньшие размеры и проще в изготовлении, что нашло широкое применение в микрокалькуляторах и микропроцессорах. Плотности расположения МОП транзисторов на пластине составляют 108 элементов на 1 м2, что гораздо больше чем в логике ТТЛ.

МОП - Металл – Окисел – Полупроводник

                                                                             VT1,VT2

                                                                                        VT3 -

К176                                                                                   полевые

К501                                                                               транзис-

К561                                                                                торы.

К564            отечественные серии МОП 

К573                          Рис. 1.11                

КР160

К565

К589

CD4000 – зарубежный аналог.

Логика на комплектарных полевых транзисторах (КМОП)

VD1,VD2,VD3,R1  -диодно-резисторный ограничитель

VD4,VD5,VD6  -выходные диоды

  Рис. 1.12

Рис. 1.13

Расчет транзистора в ключевом режиме. Основной режим работы биполярных транзисторов

Импульсно-цифровая технология транзисторов основана на работе транзистора как ключа. Замыкание и размыкание цепи нагрузки - основное назначение транзистора, работающего в ключевом режиме. По аналогии с механическим переключателем (реле, контактором) качество транзисторного переключателя определяется в первую очередь падением напряжения (остаточным напряжением) на транзисторе в закрытом (открытом) состоянии, а также остаточным током транзистора в выключенное (закрытое) состояние.

Когда напряжение базы составляет 6 В, ток базы равен. В этом случае напряжение между коллектором и эмиттером в идеале принимает значение 0 В, а ток сатуратора коллектора можно рассчитать следующим образом. Рассмотрим следующую схему. Основное отличие от предыдущей схемы - включение эмиттерного резистора в землю.

В этих условиях предполагается, что цепь работает в любой точке линии нагрузки, в зависимости от требуемого тока.Затем мы можем рассчитать ток эмиттера. Рассчитайте напряжение коллектора в таблице 2. Рассчитайте значения напряжения, указанные в таблице 5. Выберите подходящий транзистор для этой операции в технических характеристиках производителя.

Важность рассмотрения свойств транзисторного ключа для разъяснения последующего материала следует из того, что при изменении состояний транзистора в последовательной цепи с резистором и источником питания, по сути, формируются также импульсные формы сигналов. так как выполняются различные преобразования импульсных сигналов в схемах и элементах импульсной техники.Транзистор также используется как бесконтактный ключ в цепях постоянного и переменного тока для регулирования мощности, подаваемой на нагрузку.

Транзистор как электронный ключ и источник тока - проф. Теоретическое введение. Прямой активный режим Обратный активный режим Насыщенность насыщенность. Прямой активный режим. Мы говорим, что транзистор при подключении работает в прямом активном режиме. База эмиттера прямо поляризована, т.е. вывод эмиттера находится в одном. потенциал ниже, чем у базы, и соединительный элемент коллектора имеет обратную поляризацию, то есть клемма коллектора имеет потенциал больше, чем клемма базы.

Этот режим работы обычно используется в приложениях для усилителей сигналов. Обратный активный режим. Подключение к базе эмиттера имеет обратную поляризацию, т.е. клемма эмиттера включена. потенциал, превышающий потенциал базы и соединительного элемента коллектора, имеет прямую поляризацию, т. е. клемма сбора имеет потенциал ниже клеммы базы. Не рекомендуется использовать транзистор в этом режиме, так как это может повредить транзистор. компонент. Резка Мы говорим, что транзистор отключается, когда два его контакта имеют обратную поляризацию.

В основе всех узлов и схем импульсной и цифровой техники лежит так называемая ключевая схема - каскад на транзисторе, работающий в ключевом режиме. Построение ключевой схемы похоже на каскад усиления. Транзистор в схеме ключа может быть включен с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором. Самая распространенная схема МА. Этот тип включения биполярного транзистора используется в дальнейшем при рассмотрении ключевого режима его работы.

В этой конфигурации ток, циркулирующий в транзисторе, равен нулю.Режим насыщения Транзистор насыщается, когда два его контакта имеют прямую поляризацию. В этом режиме работы транзистор на практике используется как закрытый ключ. 2 Транзистор как ключ Когда транзистор используется как ключ, он работает в двух режимах работы: в данном случае это: насыщенность и сечение. На рисунке 2 показана схема, в которой используется транзистор. как ключ. Рисунок 2 - Транзистор как ключ.

В схеме, показанной на рисунке 2, при разомкнутом переключателе ток в базе отсутствует.транзистор и то, что нет тока с коллектора на эмиттер. Когда переключатель замкнут, у нас будет ток в базе транзистора и в таком качестве. у нас будет ток от коллектора к базе транзистора.

Рисунок 4.3 - Схема ключа на транзисторе и графическое определение режимов открытого и закрытого состояний транзистора

Схема ключевого транзистора rr показана на рисунке 4.3, а .Транзистор Т выполняет функцию ключа в последовательной цепи с резистором R K и источником питания.

Для удобства рассмотрения процессов в схеме в открытом и закрытом состояниях транзистора воспользуемся графоаналитическим методом, основанным на построении линии нагрузки a - b постоянным током (рисунок 4.3, b ).

Процедуры с результатами, таблицами и графиком. Начиная практику, нам нужно было сначала рассчитать резисторы в соответствии с.спецификации, определенные в сценарии с использованием следующих формул. Решение. Кривая показывает, что транзистор можно использовать не только как усилитель. но также как ключ в компьютерах и управляющих приложениях. Пропадание переключения может происходить во время движения и в рабочем состоянии. выкл. При низкой частоте переключения потери движения больше. существенный. Коммутационные потери увеличиваются с увеличением частоты коммутации.

Линия нагрузки описывается соотношением U кэ = - ( E к - I к R j) и проводится так же, как и для каскада усиления.Точки пересечения линии нагрузки с вольт-амперной характеристикой транзистора определяют напряжение на элементах и ​​ток в последовательной цепи.

Режим блокировки (режим отсечки) транзистора осуществляется подачей на его вход напряжения положительной полярности ( U, вход> 0), обозначенного на рисунке 4.3, а без скобок. Под действием входного напряжения эмиттерный переход транзистора запирается ( U будет> 0) и его ток I e = 0.Однако через резистор R b протекает обратный (тепловой) ток коллекторного перехода I k0. Закрытому состоянию транзистора соответствует точка M h (см. Рисунок 4.3, b ).

Возможные варианты инкапсуляции транзисторов показаны на рисунке. ниже. Транзисторная инкапсуляция. Заключение Для эксперимента, проведенного в лаборатории и с использованием компьютерного моделирования. мы можем проверить работу транзистора как ключа, то есть когда транзистор исправен.в области сатуры, иногда в области разреза.

Мы понимаем, что использование транзистора в качестве ключа - простая задача. важно, так как вы можете управлять большими цепями с самых маленьких. управляющие сигналы. Транзисторные переключатели являются одними из основных блоков цифровых устройств и нескольких блоков управления промышленных машин. Относительно меньше - использование переключателей на биполярных транзисторах.

Тепловой ток, протекающий через нагрузку I k0 из-за того, что транзистор в закрытом состоянии не обеспечивает полного отключения нагрузочного резистора R от источника питания.Низкое значение I k0 является одним из критериев выбора транзистора для ключевого режима работы.

Величина блокирующего входного напряжения U in. Z an выбрана таким образом, чтобы при протекании через резистор R b тепловой ток обеспечивался для выполнения условий:

Ключ с биполярным транзистором. Для характеристики передачи это область 3, в которой протекает ток насыщения коллектора. и примерное равенство почти всегда верно.Он прямо пропорционален . Примерное значение тока коллектора определяется вторым выражением в и составляет 9,8 мА. Теперь рассчитаем коэффициент насыщения 1.

Новый коэффициент насыщения 2, 57 указывает, что его значение увеличивается с увеличением входного напряжения. Какой транзистор еще насыщен. На практике этот сброс вызван отрицательными импульсами помех, которые не действуют - ключ звуконепроницаем.

U = = U дюймаz an - I k0 R b> 0.

Напряжение U 6e для германиевых транзисторов 0,5 ... 2,0 В.

Открытое состояние транзистора достигается за счет изменения полярности входного напряжения ( U inM примерно на линии нагрузки.

Определяем необходимые условия для создания открытого состояния транзистора. Для этого предположим, что для U inI b постепенно увеличивается. Увеличение тока базы будет соответствовать увеличению тока коллектора и перемещению рабочей точки из положения M h вверх по линии нагрузки.Напряжение и транзистора кэ затем постепенно снижается. До некоторого граничного значения базового тока I B.gr. известна пропорциональная зависимость между I to и I b.

Транзистор | Инжиниринг | Фэндом

Файл: Transistors.agr.jpg

Транзисторы в ассортименте

Транзистор представляет собой трехконтактное полупроводниковое устройство, которое может использоваться для усиления, переключения, стабилизации напряжения, модуляции сигнала и многих других функций.Транзистор является фундаментальным строительным блоком как цифровых, так и аналоговых интегральных схем - схемы, которая управляет работой компьютеров, сотовых телефонов и всей другой современной электроники.

Слово « транзистор », придуманное Джоном Робинсоном Пирсом в 1949 году, представляет собой ракурс транс-резистора или переходного варистора (см. Раздел «История» ниже).

Транзисторы делятся на две основные категории: транзисторы с биполярным переходом (BJT) и полевые транзисторы (FET).Приложение тока в транзисторах BJT и напряжения в полевых транзисторах между входными и общими клеммами увеличивает проводимость между общей и выходной клеммами, тем самым контролируя протекание тока между ними. Для получения дополнительных сведений о работе этих двух типов транзисторов см. Полевой транзистор и транзистор с биполярным переходом.

В аналоговых схемах транзисторы используются в усилителях (усилители постоянного тока, усилители звука, усилители радиочастоты) и источниках питания с линейной регулировкой.Транзисторы также используются в цифровых схемах, где они функционируют как электронные переключатели. Цифровые схемы включают логические элементы, оперативную память (RAM), микропроцессоры и процессоры цифровых сигналов (DSP).

Многие считают транзистор одним из величайших изобретений в современной истории, занимающим важное место в печатном станке, автомобиле и телефоне. Это ключевой активный компонент практически во всей современной электронике. Его важность в современном обществе основывается на его способности массового производства с использованием высокоавтоматизированного процесса (изготовления), который позволяет достичь исчезающе низких затрат на транзистор.

Хотя миллионы отдельных (известных как дискретных ) транзисторов все еще используются, подавляющее большинство транзисторов изготавливается в виде интегральных схем (также называемых микрочипами или просто микросхемами ) вместе с диодами, резисторами, конденсаторами и другими электронными устройствами. компоненты для производства полных электронных схем. Логический вентиль включает около двадцати транзисторов, тогда как усовершенствованный микропроцессор, по состоянию на 2006 год, может использовать до 1,7 миллиарда транзисторов (MOSFET) [1].

Низкая стоимость, гибкость и надежность транзистора сделали его универсальным устройством для немеханических задач, таких как цифровые вычисления. Транзисторные схемы также заменили электромеханические устройства для управления приборами и механизмами. Часто дешевле и эффективнее использовать стандартный микроконтроллер и написать компьютерную программу для выполнения функции управления, чем разработать эквивалентную функцию механического управления.

Из-за низкой стоимости транзисторов и, следовательно, цифровых компьютеров, существует тенденция к оцифровке информации.Поскольку цифровые компьютеры предлагают возможность быстро находить, сортировать и обрабатывать цифровую информацию, все больше и больше усилий прилагается к тому, чтобы сделать информацию цифровой. В результате сегодня большая часть мультимедийных данных доставляется в цифровой форме, а затем конвертируется и представляется в аналоговой форме компьютерами. Цифровая революция оказала влияние на телевидение, радио и газеты.

Первые патенты на принцип транзистора были зарегистрированы в Германии в 1928 году Юлиусом Эдгаром Лилиенфельдом.В 1934 году немецкий физик доктор Оскар Хайль запатентовал полевой транзистор. Неясно, была ли когда-либо построена какая-либо конструкция, и это обычно считается маловероятным.

22 декабря 1947 года Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн создали первый практический точечный транзистор в Bell Labs. Эта работа была результатом их усилий во время войны по производству сверхчистых германиевых "кристаллических" смесительных диодов, используемых в радиолокационных устройствах в качестве элемента частотного смесителя в микроволновых радиолокационных приемниках.Ранняя ламповая технология не использовалась достаточно быстро для этой роли, что вынудило команду Bell использовать вместо нее твердотельные диоды. Обладая этими знаниями, они обратились к разработке триода, но обнаружили, что это совсем не просто. В конце концов Бардин разработал новую ветвь физики поверхности, чтобы объяснить «странное» поведение, которое они наблюдали, и Бардин и Браттейн в конце концов сумели построить работающее устройство.

Bell Telephone Laboratories требовалось общее название для нового изобретения: «Полупроводниковый триод», «Твердый триод», «Триод с поверхностными состояниями», «Кристаллический триод» и «Иотатрон» все рассматривались, но «транзистор» придумал Джон Р.Пирс выиграл внутреннее голосование. Обоснование названия описано в следующей выдержке из Технического меморандума компании, призывающей к голосованию:

Шаблон: Цитата

Пирс вспомнил название несколько иначе:

Шаблон: Цитата

Компания Bell запустила производство транзистора на заводе Western Electric в Аллентауне, штат Пенсильвания. Они также передали лицензию ряду других компаний-производителей электроники, включая Texas Instruments, которые производили ограниченную серию транзисторных радиоприемников в качестве инструмента продаж.Другой компании идея понравилась, и она тоже решила получить лицензию, представив собственное радио под торговой маркой Sony. Ранние транзисторы были «нестабильными» и подходили только для маломощных низкочастотных приложений, но по мере развития конструкции транзистора эти проблемы постепенно преодолевались. В течение следующих двух десятилетий транзисторы постепенно заменили более ранние электронные лампы в большинстве приложений, а позже сделали возможным появление многих новых устройств, таких как интегральные схемы и персональные компьютеры.

Шокли, Бардин и Браттейн были удостоены Нобелевской премии по физике «за исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта».Бардин впоследствии получил вторую Нобелевскую премию по физике, один из двух человек, получивших более одного в той же дисциплине, за свою работу по исследованию сверхпроводимости.

В августе 1948 года немецкие физики Герберт Ф. Матаре (1912–) и Генрих Уокер (около 1912–1981), работавшие в Compagnie des Freins et Signaux Westinghouse в Париже, Франция, подали заявку на патент на усилитель на основе неосновной несущей. процесс впрыска, который они назвали «транзистроном». Поскольку Bell Labs не объявляла о транзисторе публично до июня 1948 года, транзистрон считался разработанным независимо.Матаре впервые наблюдал эффекты крутизны при производстве германиевых дуодиодов для немецкого радиолокационного оборудования во время Второй мировой войны. Транзистроны коммерчески производились для французской телефонной компании и вооруженных сил, а в 1953 году твердотельный радиоприемник с четырьмя транзистронами был продемонстрирован на Дюссельдорфской радиоярмарке.

Динамическая характеристика транзистора могла отображаться в виде кривых на раннем Transistor Curve Tracer

Шаблон: Начало плавания | - align = "center" | 50px || ПНП || 80px || P-канал | - align = "center" | 50px || NPN || 80px || N-канал | - align = "center" | BJT || || JFET || Шаблон: Плавающий конец

Транзисторы подразделяются на:

  • Материал полупроводника: германий, кремний, арсенид галлия, карбид кремния
  • Структура: BJT, JFET, IGFET (MOSFET), IGBT, «другие типы»
  • Полярность: NPN, PNP, N-канал, P-канал
  • Максимальная мощность: низкая, средняя, ​​высокая
  • Максимальная рабочая частота: низкая, средняя, ​​высокая, радиочастота (RF), микроволновая печь (максимальная эффективная частота транзистора обозначается термином, сокращенным от «частота перехода.«Частота перехода - это частота, при которой транзистор дает единичное усиление).
  • Применение: переключатель, общего назначения, аудио, высокое напряжение, супер-бета, согласованная пара
  • Физическая упаковка: металл сквозного отверстия, пластик сквозного отверстия, поверхностный монтаж, решетка шариков

Таким образом, конкретный транзистор может быть описан как: кремний , поверхностный монтаж, BJT, NPN, маломощный, высокочастотный переключатель .

Биполярный переходной транзистор [редактировать | править источник]

Транзистор с биполярным соединением (BJT) был первым типом транзистора, который производился серийно.Биполярные транзисторы названы так потому, что они проводят с использованием как мажоритарных, так и неосновных носителей. Три терминала имеют названия , эмиттер , базовый и коллектор . Внутри биполярного транзистора существуют два p-n перехода: переход база / коллектор и переход база / эмиттер . BJT обычно описывается как устройство, работающее от тока, потому что ток эмиттера / коллектора контролируется током, протекающим между выводами базы и эмиттера. В отличие от полевого транзистора, BJT представляет собой устройство с низким входным сопротивлением.BJT имеет более высокую крутизну, чем полевой транзистор. Биполярные транзисторы могут проводить как свет (фотоны), так и ток. Устройства, предназначенные для этой цели, называются фототранзисторами.

Полевой транзистор [править | править источник]

Полевой транзистор (FET), иногда называемый униполярным транзистором , использует для проводимости электроны (N-канальный FET) или дырки (P-канальный FET). Три основных вывода полевого транзистора имеют имена исток , затвор и сток .На некоторых полевых транзисторах предусмотрено четвертое соединение с корпусом (подложкой), но обычно корпус подключается к источнику внутри.

Напряжение, приложенное между затвором и истоком, управляет током, протекающим между истоком и стоком. В полевых транзисторах ток истока / стока протекает через проводящий канал рядом с затвором . Этот канал соединяет область истока с областью стока . Проводимость канала изменяется электрическим полем, создаваемым напряжением, приложенным между выводами затвор / исток.Таким образом регулируется ток, протекающий между истоком и стоком. Как и биполярные транзисторы, полевые транзисторы могут проводить свет (фотоны), а также напряжение. Устройства, предназначенные для этой цели, называются фототранзисторами.

Полевые транзисторы

делятся на два семейства: полевые транзисторы с переходом (JFET) и полевые транзисторы с изолированным затвором (IGFET). IGFET более известен как металл-оксид-полупроводниковый полевой транзистор (MOSFET) из-за их первоначальной конструкции как слой металла (затвор), слой оксида (изоляция) и слой полупроводника.В отличие от IGFET, затвор JFET образует PN-диод с каналом, который находится между истоком и стоком. Функционально это делает N-канальный полевой транзистор JFET твердотельным эквивалентом триода для электронных ламп, который аналогично образует диод между своей сеткой и катодом. Кроме того, оба устройства работают в режиме истощения , они оба имеют высокий входной импеданс, и оба они проводят ток под контролем входного напряжения.

MESFET - это полевые транзисторы JFET, в которых обратносмещенный PN-переход заменен переходом Шоттки полупроводник-металл.Они, а также HEMFET (полевые транзисторы с высокой подвижностью электронов), в которых для переноса заряда используется двумерный электронный газ с очень высокой подвижностью носителей, особенно подходят для использования на очень высоких частотах (микроволновые частоты; несколько ГГц).

Полевые транзисторы

подразделяются на типы с режимом истощения и с режимом улучшения . Режим относится к полярности напряжения затвора по отношению к источнику на пороге проводимости. Для полевых транзисторов с N-канальным режимом истощения затвор является отрицательным по отношению к источнику, в то время как для полевых транзисторов с N-канальным расширенным режимом затвор является положительным на пороге проводимости.Для обоих режимов, если напряжение затвора сделать более положительным, ток истока / стока увеличится. Для устройств с P-каналом полярность обратная. Почти все полевые транзисторы JFET относятся к режимам истощения, а большинство IGFET - к режимам расширения.

Другие типы транзисторов [править | править источник]

  • Однопереходные транзисторы могут использоваться как простые генераторы импульсов. Они состоят из основного корпуса полупроводника P-типа или N-типа с омическими контактами на каждом конце (клеммы Base1 и Base2 ).Переход с противоположным типом полупроводников формируется в точке по длине корпуса для третьего вывода (, эмиттер, ).
  • Полевые транзисторы с двумя затворами имеют один канал с двумя затворами в каскоде; конфигурация, оптимизированная для высокочастотных усилителей , смесителей и генераторов.
  • Матрицы транзисторов используются для приложений общего назначения, для генерации функций и низкоуровневых, малошумящих усилителей .Они включают в себя два или более транзисторов на общей подложке для обеспечения точного согласования параметров и теплового отслеживания, характеристик, которые особенно важны для усилителей с длинными хвостовиками .
  • Транзисторы Дарлингтона
  • содержат биполярный транзистор средней мощности, подключенный к силовому биполярному транзистору. Это обеспечивает высокий коэффициент усиления по току, равный произведению коэффициентов усиления по току двух транзисторов. Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования.
  • Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) используют IGFET средней мощности, аналогично подключенный к силовому BJT, чтобы обеспечить высокий входной импеданс.Силовые диоды часто подключаются между определенными клеммами в зависимости от конкретного использования. БТИЗ особенно подходят для тяжелых промышленных приложений. Asea Brown Boveri (ABB) 5SNA2400E170100 [2] показывает, насколько далеко продвинулась технология силовых полупроводников. Это устройство, предназначенное для трехфазных источников питания, вмещает три NPN IGBT в корпусе размером 38 на 140 на 190 мм и весом 1,5 кг. Каждый IGBT рассчитан на 1700 вольт и может выдерживать 2400 ампер.
  • Одноэлектронные транзисторы (SET) состоят из островка затвора между двумя туннельными переходами.Туннельный ток регулируется напряжением, подаваемым на затвор через конденсатор. [3] [4]
  • Полный список типов транзисторов T-Transistor.com

Полупроводниковый материал [редактировать | править источник]

Первые биполярные транзисторы были сделаны из германия (Ge), и некоторые из них до сих пор используются с высокой мощностью. Типы кремния (Si) в настоящее время преобладают, но в некоторых усовершенствованных микроволновых и высокопроизводительных версиях теперь используется составной полупроводник , арсенид галлия (GaAs) и полупроводниковый сплав , кремний-германий (SiGe) .Одноэлементный полупроводниковый материал (Ge и Si) описывается как элементарный .

Характеристики наиболее распространенных полупроводниковых материалов, используемых для изготовления транзисторов, приведены в таблице ниже:

Характеристики полупроводникового материала
Полупроводник
материал
Переход передний
напряжение
В при 25 ° C
Подвижность электронов
м / с при 25 ° C
Подвижность отверстий
м / с при 25 ° C
Макс.температура соединения.
° С
Ge 0,27 0,39 0,19 от 70 до 100
Si 0,71 0,14 0,05 от 150 до 200
GaAs 1,03 0,85 0,05 от 150 до 200
переход Al-Si 0,3 от 150 до 200

Прямое напряжение перехода - это напряжение, приложенное к переходу эмиттер-база BJT, чтобы заставить базу проводить заданный ток.Ток экспоненциально увеличивается с увеличением прямого напряжения перехода. Значения, приведенные в таблице, типичны для тока 1 мА (те же значения применимы к полупроводниковым диодам). Чем ниже прямое напряжение перехода, тем лучше, поскольку это означает, что для «управления» транзистором требуется меньшая мощность. Прямое напряжение перехода для данного тока уменьшается с температурой. Для типичного кремниевого перехода изменение составляет примерно -2,1 мВ / ° C.

Подвижность электронов и подвижность дырок Столбцы показывают среднюю скорость, с которой электроны и дырки диффундируют через полупроводниковый материал с электрическим полем в 1 вольт на метр, приложенным к материалу.В общем, чем выше подвижность электронов, тем быстрее транзистор. Таблица показывает, что Ge в этом отношении является лучшим материалом, чем Si. Однако Ge имеет четыре основных недостатка по сравнению с кремнием и арсенидом галлия: его максимальная температура ограничена, он имеет относительно высокий ток утечки, он не выдерживает высоких напряжений и менее подходит для изготовления интегральных схем. Поскольку подвижность электронов выше подвижности дырок для всех полупроводниковых материалов, данный биполярный транзистор NPN имеет тенденцию быть быстрее, чем эквивалентный тип транзистора PNP.GaAs имеет самую высокую подвижность электронов из трех полупроводников. Именно по этой причине GaAs используется в высокочастотных приложениях. Относительно недавняя разработка полевого транзистора, транзистор с высокой подвижностью электронов (HEMT), имеет гетероструктуру (соединение между различными полупроводниковыми материалами) из арсенида алюминия-галлия (AlGaAs) -арсенида галлия (GaAs), который имеет двойную подвижность электронов по сравнению с GaAs- металлический барьерный переход. Из-за их высокой скорости и низкого уровня шума HEMT используются в спутниковых приемниках, работающих на частотах около 12 ГГц.

Макс. Значения температуры перехода представляют собой поперечное сечение, взятое из технических данных различных производителей. Эту температуру нельзя превышать, иначе можно повредить транзистор.

Переход Al-Si относится к быстродействующему (алюминий-кремний) полупроводниково-металлическому барьерному диоду, широко известному как диод Шоттки. Это включено в таблицу, поскольку некоторые кремниевые силовые IGFET-транзисторы имеют паразитный обратный диод Шоттки , сформированный между истоком и стоком как часть процесса изготовления.

Упаковка [править | править источник]

Файл: Transistor-photo.JPG

Транзисторы со сквозным отверстием (сантиметровая рулетка)

Транзисторы бывают разных корпусов (держателей микросхем) (см. Изображения). Двумя основными категориями являются со сквозным отверстием (или с выводами ) и для поверхностного монтажа , также известное как устройство для поверхностного монтажа (SMD). Матрица с шариковой решеткой (BGA) является новейшим корпусом для поверхностного монтажа (в настоящее время только для больших массивов транзисторов ).Он имеет припойные «шарики» на нижней стороне вместо выводов. Поскольку они меньше по размеру и имеют более короткие межсоединения, SMD имеют лучшие высокочастотные характеристики, но более низкую номинальную мощность.

Корпуса транзисторов изготавливаются из стекла, металла, керамики или пластика. Пакет часто диктует номинальную мощность и частотные характеристики. Силовые транзисторы имеют большие корпуса, которые можно прикрепить к радиаторам для улучшения охлаждения. Кроме того, у большинства силовых транзисторов коллектор или сток физически соединены с металлической банкой / металлической пластиной.С другой стороны, некоторые СВЧ-транзисторы для поверхностного монтажа размером с песчинки.

Часто транзисторы определенного типа доступны в разных корпусах. Пакеты транзисторов в основном стандартизированы, но назначение функций транзистора клеммам нет: разные типы транзисторов могут назначать разные функции клеммам корпуса. Даже для одного и того же типа транзистора назначение выводов может варьироваться (обычно обозначается буквой суффикса к номеру детали - i.е. BC212L и BC212K).

На заре создания транзисторных схем наиболее часто использовался биполярный переходной транзистор, или BJT. Даже после того, как полевые МОП-транзисторы стали доступны, BJT оставался предпочтительным транзистором для цифровых и аналоговых схем из-за простоты их изготовления и скорости. Однако полевой МОП-транзистор имеет несколько желаемых свойств для цифровых схем, и с тех пор, как значительные достижения в цифровых схемах подтолкнули дизайн МОП-транзистора к современному уровню техники. MOSFET теперь широко используются как для аналоговых, так и для цифровых функций.

Файл: BJT Switch.png

Транзистор BJT, используемый в качестве электронного переключателя

Файл: BJT Amplifier.png

Принципиальная схема усилителя

Переключатели [редактировать | править источник]

Транзисторы

обычно используются в качестве электронных переключателей как для приложений высокой мощности, включая источники питания | импульсные источники питания]], так и для приложений с низким энергопотреблением, таких как логические вентили.

Усилители

[править | править источник]

От мобильных телефонов до телевизоров - огромное количество товаров включает усилители для воспроизведения звука, радиопередачи и обработки сигналов.Первые дискретные транзисторные усилители звука едва выдавали несколько сотен милливатт, но мощность и точность воспроизведения звука постепенно увеличивались по мере появления лучших транзисторов и развития архитектуры усилителя.

Транзисторы обычно используются в усилителях современных музыкальных инструментов, где схемы мощностью до нескольких сотен ватт являются обычными и относительно дешевыми. Транзисторы в значительной степени заменили клапаны в инструментальных усилителях. Некоторые производители усилителей для музыкальных инструментов смешивают в одной схеме транзисторы и электронные лампы, чтобы использовать преимущества обоих устройств.

Компьютеры [править | править источник]

Электронные компьютеры «первого поколения» использовали вакуумные лампы, которые выделяли большое количество тепла, были громоздкими и ненадежными. Разработка транзистора была ключом к миниатюризации и надежности компьютера. «Второе поколение» компьютеров, до конца 1950-х и 1960-х годов, состояло из плат, заполненных отдельными транзисторами и сердечниками магнитной памяти. Впоследствии транзисторы, другие компоненты и их необходимая проводка были объединены в единый массовый компонент: интегральную схему.Транзисторы, встроенные в интегральные схемы, заменили большинство дискретных транзисторов в современных цифровых компьютерах.

Преимущества транзисторов перед электронными лампами [править | править источник]

До разработки транзисторов электронные лампы (или в Великобритании термоэмиссионных клапанов или просто клапанов ) были основными активными компонентами в электронном оборудовании. Ключевые преимущества, которые позволили транзисторам заменить своих предшественников на электронных лампах в большинстве приложений:

  • Меньший размер (несмотря на продолжающуюся миниатюризацию электронных ламп)
  • Высокоавтоматизированное производство
  • Снижение затрат (при массовом производстве)
  • Более низкие возможные рабочие напряжения (но вакуумные лампы могут работать и при более высоких напряжениях)
  • Без периода прогрева (большинству электронных ламп для правильной работы требуется от 10 до 60 секунд)
  • Меньшее рассеивание мощности (отсутствие мощности нагревателя, очень низкое напряжение насыщения)
  • Более высокая надежность и большая физическая прочность (хотя электронные лампы более прочны в электрическом отношении.Также вакуумная трубка намного более устойчива к ядерным электромагнитным импульсам (NEMP) и электростатическому разряду (ESD))
  • Значительно более длительный срок службы (катоды вакуумных ламп в конечном итоге израсходуются, и вакуум может загрязняться)
  • Доступны дополнительные устройства (допускаются схемы с комплементарной симметрией : вакуумные лампы с полярностью, эквивалентной PNP BJT или полевым транзисторам P-типа, недоступны)
  • Способность управлять большими токами (доступны силовые транзисторы для управления сотнями ампер, электронные лампы для управления даже одним ампером большие и дорогостоящие)
  • Гораздо менее микрофонный (вибрация может модулировать характеристики вакуумной лампы, хотя это может способствовать звучанию гитарных усилителей)

" Природа ненавидит вакуумную лампу " Майрон Гласс (см. John R.Пирс), Bell Telephone Laboratories, около 1948 года.

С 1960-х годов доступен широкий спектр транзисторов, и производители постоянно вводят улучшенные типы. Ниже приведены несколько примеров из основных семейств. Если не указано иное, все типы изготавливаются из кремниевых полупроводников. Дополнительные пары показаны как канал NPN / PNP или N / P. Ссылки ведут к таблицам данных производителя, которые находятся в формате PDF. (В некоторых таблицах данных точность указанной категории транзисторов вызывает споры.)

  • 2N3904 / 2N3906, BC182 / BC212 и BC546 / BC556: универсальные, BJT, универсальные, маломощные, дополнительные пары. У них есть пластиковые корпуса, и они стоят примерно десять центов США в небольших количествах, что делает их популярными среди любителей.
  • AF107: Германий, 0,5 Вт, 250 МГц PNP BJT.
  • BFP183: низкое энергопотребление, микроволновая печь, 8 ГГц, NPN BJT.
  • LM394: «пара суперматч», с двумя NPN BJT на одной подложке.
  • 2N2219A / 2N2905A: BJT, общего назначения, средней мощности, дополнительная пара.В металлических корпусах они рассчитаны примерно на один ватт.
  • 2N3055 / MJ2955: В течение многих лет уважаемый NPN 2N3055 был «стандартным» силовым транзистором. Его дополнение, PNP MJ2955, прибыло позже. Эти BJT 1 МГц, 15 А, 60 В, 115 Вт используются в усилителях мощности звука, источниках питания и системах управления.
  • 2SC3281 / 2SA1302: Эти BJT, изготовленные Toshiba, имеют характеристики с низким уровнем искажений и используются в мощных усилителях звука. Они широко подделывались [5].
  • BU508: NPN, питание 1500 В, BJT. Разработанный для горизонтального отклонения телевизоров, его способность к высоковольтному напряжению также делает его пригодным для использования в системах зажигания.
  • MJ11012 / MJ11015: 30 А, 120 В, 200 Вт, дополнительная пара BJT Дарлингтона большой мощности. Используется в усилителях звука, управлении и переключении мощности.
  • 2N5457 / 2N5460: JFET (режим истощения), общего назначения, малой мощности, комплементарная пара.
  • BSP296 / BSP171: IGFET (режим улучшения), средняя мощность, почти комплементарная пара.Используется для преобразования логического уровня и управления силовыми транзисторами в усилителях.
  • IRF3710 / IRF5210: IGFET (режим улучшения), 40 А, 100 В, 200 Вт, пара почти комплементарная. Для мощных усилителей и переключателей мощности, особенно в автомобилях.

Патентов [править | править источник]

Книги [править | править источник]

Другое [править | править источник]

Шаблон: Викиучебники

Знакомство с биполярным переходным транзистором (BJT)

ОСНОВНЫЕ ЗНАНИЯ - БИПОЛЯРНЫЙ ПЕРЕХОДНЫЙ ТРАНЗИСТОР Введение в биполярный переходный транзистор (BJT)

Редактор: Эрика Гранат

Изобретенный в начале 1950-х годов биполярный транзистор (BJT) произвел революцию в области электроники. Транзистор является основой компьютерной памяти, микропроцессоров и других интегральных схем.

Связанные компании

Биполярный транзистор (биполярный транзистор или BJT) - это тип транзистора, который использует как электроны, так и дырки в качестве носителей заряда.

(Источник: © tilialucida - stock.adobe.com)

Биполярный переходной транзистор, также называемый биполярными транзисторами, представляет собой трехконтактное устройство, которое может функционировать как электронные переключатели или усилители сигналов. В этой статье мы рассмотрим основы этого типа транзисторов.

Что такое биполярный переходной транзистор (BJT)?

Проще говоря, BJT - это трехконтактный полупроводниковый прибор. Название «биполярный» происходит от того факта, что этот тип транзистора содержит два типа полупроводникового материала - один положительный тип (p-тип) и один отрицательный тип (n-тип), через которые протекает ток.Транзисторы с биполярным переходом обычно содержат кремний. Более того, примеси обычно добавляются к кремнию путем легирования, чтобы слои вели себя желаемым образом.

Это слои p-типа в BJT, которые привлекают электроны, которые входят в транзистор через его входную цепь. С другой стороны, слои n-типа должны побуждать электроны выходить из транзистора. Этот двухтактный эффект между слоями позволяет усиливать и контролировать электрический ток.

Конфигурация слоев в BJT определяет поток электрического тока и гарантирует, что заряд не может вернуться в том же направлении, что и пришел.Такая установка защищает систему от перегрева или повреждения.

Трехслойный сэндвич

BJT создаются путем наслоения кремния p-типа и n-типа для образования трехслойного «сэндвича»:

  • База, к которой подключен небольшой пусковой ток
  • Эмиттер, излучающий электроны
  • Коллектор, который собирает электроны, которые были усилены. Электроны проходят от эмиттера к базе.

Работа биполярного переходного транзистора (BJP).

(Источник: Electronics Tutorials)

Есть два типа бутербродов: NPN (отрицательный-положительный-отрицательный) и PNP (положительный-отрицательный-положительный). Первый включается, когда ток течет через базу, а второй включается только тогда, когда в базе нет тока. Когда электрические контакты размещены на всех трех слоях кремния и включен ток, электроны в токе будут течь между слоями кремния n-типа и p-типа.

В сэндвиче NPN усиление происходит, когда небольшой положительный ток присоединяется к слою p-типа (основанию). Здесь один из слоев n-типа (эмиттер) заряжен отрицательно, а другой (коллектор) - положительно. В NPN-сэндвиче электроны притягиваются к базе от эмиттера. Затем электроны переходят от эмиттера к коллектору; это движение создает более сильный ток между двумя слоями n-типа.

Разработка БЮТ

БЮТ, изобретенный физиком Уильямом Шокли в 1947 году, за эти годы претерпел ряд итераций.До 1960-х годов в слоях использовался германий. К концу века германий был заменен кремнием - материалом, который показал более высокую термостойкость. Скорость BJT постепенно увеличивалась в процессе легирования, что привело к изобретению вариантов BJT, таких как:

  • диффузный транзистор, который, как следует из названия, работает путем диффузии примесей в полупроводник, и
  • планарный транзистор, который позволил массово производить интегральные схемы, тем самым положив начало буму бытовой электроники.

Базовые приложения

BJT часто комбинируются с MOSFET-транзисторами для обеспечения высокоскоростной цифровой логики, которая необходима для работы радиочастотной технологии и микропроцессорных микросхем высокого класса. Более того, BJT в сочетании с MOSFET позволяет сделать чипы радиационной стойкостью для использования в спутниках, ядерных реакторах и ускорителях частиц.

BJT также служат основой для имеющихся в продаже электронных усилителей и датчиков температуры.Наконец, BJT могут использоваться в качестве логарифмических преобразователей, которые сжимают динамический диапазон сигнала, чтобы сделать его более управляемым для других схем.

(ID: 46388102)

2. Учебное пособие по Multisim с использованием схемы биполярного транзистора - моделирование и проектирование схемы с использованием документации Multisim 1.0

Обновлено 10 февраля 2014 г.

Это краткое руководство для обучения студентов ELEC 2210, как используйте Multisim для моделирования схемы биполярного транзистора.Написано так, что никаких предварительных знаний Multisim не требуется.

Мой опыт преподавания SPICE и Multisim в ELEC2210 это живые уроки, сделанные в классе оказался самым эффективным по сравнению с письменными учебниками и видеоуроками, и это то, на что мы будем полагаться в более поздней части этого класса для КМОП схем. Я по-прежнему предоставлю встроенные скриншоты в примечаниях к соответствующим главам.

С Multisim нет бесплатной версии, это затрудняет обучение в классе.Если вы приобрели студенческую версию, вы можете принести свой ноутбук к классу.

Multisim доступен в ECE 308 и 310 компьютерных лабораторий с драйверами Элвиса. Также имеется в подвале. колледж инженерных компьютерных лабораторий, он может не иметь водители Элвиса. Это, вероятно, означает, что все другие инженерные компьютерные лаборатории должны также есть, например в лабораториях Shelby или Aerospace.

Это в некоторых случаях проще в использовании, чем другие тренажеры на базе SPICE, например Перец, но может быть труднее использовать в других случаях.Одна практическая причина использования Multisim в том, что он поддерживает моделирование виртуальных инструментов, который будет полезен как новые лаборатории 2210 используют новый прототип NI ELVIS II + печатная плата.

2.1. Цель

  1. Введение в использование Multisim для SPICE-подобного моделирования схем
  2. Схема захвата
  3. Схема анализа с примерами развертки по постоянному току
  4. Вложенные развертки (используйте источник 2)
  5. Контроль продукции с помощью графитового устройства
  6. Редактирование параметров модели биполярного транзистора
  7. Общие сведения о ВАХ биполярного транзистора

2.2. Требуемые предыдущие учебные пособия по Multisim

Нет.

2.3. Начало работы

Сначала запустите Multisim из программ - это будет зависеть от конфигурация вашего ПК, ниже приведен пример запуска Multisim:

Рисунок 1: запуск Multisim

Среда проектирования должна появиться следующим образом:

Новый файл дизайна со значением по умолчанию «Дизайн 1» создается с помощью пустой лист схемы, также называемый «Проект 1». Слева находится панель навигации.

Обратите внимание на панели инструментов стандартных компонентов, панель инструментов виртуальных компонентов и панели инструментов виртуальных инструментов. В учебных целях мы сначала будем использовать виртуальные компоненты. К сожалению, по умолчанию панель виртуальных компонентов не отображается, поэтому нам понадобится чтобы включить это следующим образом:

Эти панели инструментов пригодятся при размещении компонентов и сэкономят много времени. набор текста, прокрутка, поиск и щелчок.

2.4. Схема захвата

2.4.1. Размещение компонентов

2.4.1.1. Реальные и виртуальные компоненты

Любая деталь, которую можно разместить на схеме, называется компонентом. Есть как настоящие, так и виртуальные компоненты:

  • настоящий компонент привязан к детали, которую вы можете купить, и у них есть свойства, которые нельзя изменить, например бета транзистора. У них также есть известный и фиксированный физический размер, который будет важно рассмотреть, если мы собираемся построить печатную плату (PCB). Нам понадобится использовать реальный компонент, когда моделирование схемы с помощью детали, которую мы используем в физической лаборатории, например.грамм. 2N3904 биполярный транзистор.
  • виртуальный компонент предназначен только для моделирования. Например, виртуальный транзистор может иметь любую бета-версию, например 100, 200 или 10, или 4.2210 - это мы так хотим. Мы можем моделировать конструкции с непрерывными даже гипотетическими значениями параметры. Виртуальный компонент также особенно полезен для обучение и преподавание, поскольку мы можем использовать упрощенные параметры модели, чтобы облегчить сравнение между теория первого порядка и схемотехническое моделирование.
2.4.1.2. Процедуры

Обычно для поиска компонентов можно использовать панель инструментов компонента. Для этого урока воспользуемся панелью инструментов виртуального компонента.

Давайте теперь разместим несколько компонентов, чтобы мы могли смоделировать выходные кривые биполярного транзистора.

  1. Разместите виртуальный транзистор NPN следующим образом:

    Рисунок 4: размещение виртуального NPN-транзистора

  2. Разместите источник постоянного тока, который мы будем использовать для подачи базового тока, следующим образом:

    Рисунок 5: разместить базовый источник тока

    В последней версии Multisim удалено «VIRTUAL» из названия виртуальные части.Снимок сделан с предыдущей версии.

  3. Поместите источник постоянного напряжения, который мы будем использовать для установки напряжения коллектор-эмиттер VCE, как показано ниже:

    Рисунок 6. Поместите источник постоянного напряжения VCE

  4. И последнее, но не менее важное: разместить землю следующим образом:

    Рисунок 7: Заземление

  5. Выберите и перемещайте компоненты по своему усмотрению.

    1. Щелкните отдельный компонент, чтобы выбрать его.Esc, чтобы отменить выбор.
    2. Удерживайте Shift, затем щелкните, чтобы выбрать несколько компонентов.

Источник напряжения постоянного тока - это источник постоянного тока в Multism

Источник постоянного напряжения на самом деле называется источником постоянного тока. если ты воспользовавшись функцией поиска и набрав источник постоянного напряжения, поиск будет не вернули никакого результата.

Всегда кладите землю!

Земля находится под Power_sources в Multisim. Как и другие симуляторы схем на основе SPICE, обязательно иметь надлежащее заземление, которое является ориентиром для всех смоделированные узловые напряжения.Эта земля известна как узел 0 в большинстве симуляторов на основе SPICE.

2.4.2. Электропроводка

Электромонтаж очень прост и особенно сложно в Multisim. Шанс это то, что вы сначала найдете проводку проще или проще, чем другие программы, которые вы использовали раньше, по крайней мере для простые схемы. Когда курсор находится рядом с неподключенным концом любого компонента, он превратится в маленькую черную точку соединения и перекрестие. Щелчок на конце компонента запускает проводку.Переместите курсор туда, куда вы хотите его подключить. Прокладка провода по умолчанию автоматический, но возможна ручная настройка.

Очень важным ограничением является то, что один из двух выводов или концов компонентов, которые вы пытаетесь провода вместе должны быть неподключенными . Если оба контакта подключены, что может легко произойти, вы столкнетесь с проблемой того, что существующие соединения сломан по мере добавления новой проводки. Я воспользовался Проблема в течение 3 минут после первого изучения Multisim, весна 2011 г., при оценке Multisim и NI Elvis для нашего потенциального обновления лаборатории ECE.К счастью, решение было найдено, и мы его адрес в другом руководстве. Сейчас я хочу тебя чтобы знать об этой проблеме, если вы с ней столкнетесь.

Чтобы решить проблему, рекомендую всегда найти и сначала нажмите на клемму неподключенного компонента для подключения .

Подключите компоненты вместе следующим образом:

Рисунок 8: Схема для моделирования выходной кривой принудительного IB

2.4.3. Используйте лучшие сетевые имена

Хорошая практика моделирования схем - это значимое наименование узлов схемы (цепей).По умолчанию все узлы именуются численно или с некоторыми условности понимаются только сама программа. В этом случае мы хотим переименовать базовый узел b и узел-сборщик c. Таким образом, позже мы можем ссылаться на базовое напряжение через v (b) в выражениях, так что мы не нужно помнить, что узел 2 является базовым. Позже в сложных логических элементах CMOS, где у нас может быть 20 или 30 цепей, это не будет можно даже попытаться запомнить значения всех сетей по номерам.

Лучший способ просмотреть всю информацию о сетях - это перейти на вкладку «Сети» в в виде электронной таблицы, как показано ниже:

Рисунок 9: вид сетей

в виде электронной таблицы

Просто щелкните имя сети, чтобы внести изменения, включая имя и цвет.Изменение цвета понадобится позже. А пока давайте просто изменим имя следующим образом:

Рисунок 10: процедуры изменения имени сети

Ваша схема теперь выглядит так:

Рисунок 11: Схема со значимыми именами цепей

2.4.4. Изменить значения компонентов

Часто необходимо изменить значения компонентов по умолчанию. Например, параметры модели транзистора должны быть изменено, о чем мы поговорим подробнее ниже. На данный момент мы замечаем значение по умолчанию для текущего источника, который мы используем для привода базы - 1А, что слишком много для большинства, если не для всех транзисторы.Давайте для начала изменим это значение на 1uA. Как правило, двойной щелчок по компоненту открывает окно для изменение значений его свойств. Попробуйте это на базе текущего источника:

Рисунок 12: Схема с понятными именами цепей для базового тока 1 мкА

Давайте использовать параметры модели транзистора по умолчанию, чтобы продолжить I-V моделирование. Мы скоро вернемся к модели транзистора.

2.4.5. Общее редактирование

Большая часть обычных привязок клавиш редактирования в другие компьютерные программы будут работать в Multisim, в том числе:

  • Ctrl + C для копирования
  • Ctrol + X для резки
  • Ctrl + V для пасты
  • Удалить для удаления
  • Ctrl + Z для отмены
  • Ctrl + Y для повтора
  • Ctrl + S для сохранения

Когда несколько экземпляров существующего компонента, e.грамм. заземление или источник напряжения, необходимы. Мы можем использовать Копировать и Вставить.

2,5. Анализ развертки постоянного тока

Хотя Multisim предоставляет такие «инструменты», как моделирование, мы рассмотрим потом, у этих «инструментов» часто есть ограничения. У нас может быть больше контроль или гибкость с помощью анализа в разделе «Моделирование». Это близко к анализу в других симуляторах на основе SPICE.

Один из лучших способов понять работа транзистора или схемы заключается в изучении того, как интересующий результат реагирует на изменение возбуждения.Для рассматриваемого NPN-транзистора мы хотим изучить, как выходной ток, в этом случае, ток коллектора, изменяется, когда напряжение коллектор-эмиттер VCE, которое устанавливается V1, развертки говорят от 0 до 1 В для заданного фиксированного базового тока 1 мкА, мы устанавливаем ранее. Этого можно достичь, развернув V1 и выполнив DC анализ на каждом V1.

2.5.1. Развертка с одним источником

Процедуры развертки V1 (VCE) для данного I1 (IB) следующие:

  1. Из главного меню, выберите Simulate -> Analyses -> DC Sweep следующим образом:

    Рисунок 13: поиск настройки развертки по постоянному току

  2. Настройте вкладку «Параметры анализа» следующим образом:

    Рисунок 14: Настройка развертки по постоянному току для кривой Ic-Vce моделирование под одним входом Ib

  3. Щелкните вкладку Выход, выберите I (Q1 [IC]), нажмите Добавить, чтобы добавить его в Выбранная переменная для анализа, как показано ниже:

    Рисунок 15: Настройка вкладки выхода развертки постоянного тока для моделирования кривой Ic-Vce

  4. Щелкните Simulate, окно графического редактора появится после завершения моделирования, показывает выбранный нами ранее вывод, IC of Q1:

    Рисунок 16: Кривая Ic-Vce, смоделированная для Ib = 1 мкА

  5. Вы можете изменить черный фон, нажав на следующий значок, как показано ниже:

    Рисунок 17: как изменить фон графика

    Рисунок 18: Кривая Ic-Vce, смоделированная для Ib = 1 мкА с белым фоном

Практика

Изобразите VBE и VBC на другом графике.Обратите внимание, что эмиттер заземлен. Вам нужно будет использовать выражения для вычисления VBC.

Решение

В Grapher выберите из меню, График -> Добавить кривые из последних результатов моделирования. Появится новое окно. Отметьте К новому графику. Добавьте выражения. Ваш результат должен выглядеть так:

Рисунок 19: Vbe и Vbc, два смещения перехода как функция VCE для Ib = 1uA

В этом случае наличие значимых имен цепей значительно упрощает построение выражений.

2.5.2. Вложенная двухуровневая развертка

Мы получили график зависимости IC от VCE для данного IB. Затем мы хотели бы знать, как эта кривая изменяется при изменении базового тока. Что нам нужно сделать, так это повторить приведенную выше развертку постоянного тока V1. для разных значений I1, который контролирует IB.

Для этого просто вернитесь на вкладку «Параметры анализа», и проверьте использование источника 2. Затем установите начало, остановку и приращение второй источник, в данном случае I1, как показано ниже:

Рисунок 20: как сделать вложенную двухуровневую развертку по постоянному току, IC-VCE для нескольких IB, например

Результатом является семейство кривых IC-VCE для указанной базы. токи:

Рисунок 21: Выходные кривые IC-VCE для нескольких IB

Примечание

Красные прямоугольники добавлены не графическим редактором.

Легенды внизу указывают значения 2-й источник, в данном случае I1 или IB.

Имя вкладки и заголовок можно изменить. Вы можете масштабировать по вертикали и горизонтали с помощью инструментов масштабирования.

2,6. Моделирование устройств

2.6.1. Почему моделирование

Нет никаких сомнений в том, что компьютерное моделирование с использованием Программы, подобные SPICE, такие как Multisim, абсолютно необходимы. Однако точность моделирования схем составляет лишь хорошая, как точность моделей устройств, используемых внутри для описания электрических характеристик устройства.

Самая большая ошибка схемотехнического моделирования - это отсутствие необходимого внимания к моделированию устройства. Слишком часто студенты и инженеры просто Предположим, что модели были загружены из Интернета или получены другими способами. находятся исправить для устройств, которые они используют для построения цепей, то есть модели могут точно воспроизводить измеренные электрические характеристики при по крайней мере, для рассматриваемого условия смещения и частоты срабатывания. К сожалению, в большинстве случаев такие модели НЕ проходят тщательную калибровку по измеренные электрические характеристики.

Извлечение или иногда корректировка параметров необходима модель устройства, соответствующая измерению . Как только у нас есть откалиброванная модель устройства, наши результаты моделирования схемы будут довольно точный. Одно из направлений моих исследований - моделирование устройств, которое включает не только извлечение параметров модели для соответствия измеренным данным, но и разработка новые модели, основанные на физике, когда существующие модели просто не работают, как бы параметры извлекаются. Мой последний проект по моделированию устройств - успешно разрабатывать новые модели транзисторов, позволяющие проектировать интегральные схемы на широкий температурный диапазон от 43К до 393К.Модели использовались для разработать интегрированную электронику, которая может работать в космосе без теплых боксов.

Ну и что делать, если у меня нет хорошей модели? Скорее всего, результат моделирования просто мусор. Многие называют эту фигню мусором.

В нашей лекции я попытался объяснить основы физики твердого тела биполярного транзистора и разработка основные уравнения I-V, которые лежат в основе модели биполярных транзисторов, используемые во всех имитаторах схем. У вас есть знания, чтобы понять основную модель транзистора. уравнения и список параметров.

Вы можете задаться вопросом, как универсальная модель виртуального транзистора может представлять любой транзистор? Я задавался вопросом, будучи второкурсником. Ответ: не может возможно так и сделаю. В так называемых реальных компонентных транзисторах часто используются одни и те же уравнения модели транзистора, но с разными параметрами модели, извлеченными для этого транзистор. Однако, как правило, серьезные дизайнеры по-прежнему откалибровать параметры модели по измерениям. Если калибровка невозможна, по крайней мере мы хотим выяснить, соответствует ли моделирование измерению характеристик представляет интерес.

В качестве первого шага к успешному моделированию схем, мы хотим знать, как узнать, какая модель устройства используется в нашем симуляторе, и как изменить параметры модели. Например, мы можем измерить прямое бета BF транзистора и обратное бета BR, ток насыщения IS и поместите их в Multisim, а не полагайтесь на общие значения по умолчанию для биполярного транзистора.

2.6.2. Редактирование параметра модели в Multisim

Для редактирования параметров модели транзистора,

  1. дважды щелкните транзистор

  2. нажмите Изменить модель

    Рисунок 22: как редактировать параметры модели транзистора

Первая запись в таблице параметров модели - IS, ток насыщения.Вторая запись - BF, форвардная бета. Третья запись - NF, фактор идеальности продвижения вперед, неправильно названный. «Коэффициент выбросов прямого тока». Вы также можете увидеть обратную бета-версию BR и обратный коэффициент идеальности NR.

Как видите, модель транзистора имеет намного больше параметров, чем то, что мы используем. в ручном анализе.

Здесь вы можете редактировать значение параметра модели.

В одной конструкции можно использовать несколько разных транзисторов. Они потребуются разные параметры модели.Важно знать, какие параметры использует каждый транзистор.

Самый удобный способ изучения моделей и / или параметров каждой модели транзистор используется для просмотра списка соединений.

В главном меню выберите вид -> Spice Netlist Viewer. Появится окно списка соединений. Вы можете скопировать список соединений в буфер обмена. Список соединений для вышеуказанной схемы показан ниже:

 ** bjt_tutorial **
*
* Экспорт NI Multisim в список цепей SPICE
* Создано: GuofuNiu
* Вс, 5 июня 2011 г. 23:08:39
*

* ## Компонент Multisim V1 ## *
vV1 c 0 постоянного тока 12 переменного тока 0 0
+ distof1 0 0
+ distof2 0 0

* ## Multisim Component I1 ## *
iI1 0 b постоянного тока 1e-006 переменного тока 0 0
+ distof1 0 0
+ distof2 0 0

* ## Компонент Multisim Q1 ## *
qQ1 c b 0 IDEAL_4T_NPN__TRANSISTORS_VIRTUAL__1__1


.МОДЕЛЬ IDEAL_4T_NPN__TRANSISTORS_VIRTUAL__1__1 NPN
+ IS = 1e-015 VAF = 1e + 030 IKF = 1e + 030 BR = 10 VAR = 1e + 030 IKR = 1e + 030 IRB = 1e + 030
+ RBM = 0 VTF = 1e + 030
 

Вы можете заметить, что список параметров не такой длинный, как в таблице параметров модели, которую мы видели ранее. Это просто потому, что только параметры с значения, отличные от значений по умолчанию, необходимо быть заявленным. Если параметр не отображается, он принимает значение по умолчанию.

2.7. Домашнее задание Проблемы и решения

Лучший способ научиться - это экспериментировать.Ниже приведены некоторые домашние задания. Тебе понадобится использовать выражение.

2.7.1. Домашние задания

Используйте Virtual NPN, отредактируйте модель так, чтобы IS = 1e-15, BF = 200, BR = 10. Сначала прочтите (и следуйте) новое руководство. Выполните следующие задачи моделирования и построения графиков. Вам необходимо создать принципиальную схему, которая спроектирован таким образом, чтобы в первую очередь выполнить необходимое моделирование. Вы также можете прочитать ошибки, допущенные бывшими учениками, указанные ниже в конце этот учебник.

  1. Имитация IC и IB как функции VBE, когда VBC установлен на ноль.Диапазон VBE составляет от 0,2 до 1,0 В с шагом 0,01 В. Используйте шкалу журнала для оси Y (текущая ось). Этот тип участка известен как Gummel Plot широко используется. в экспериментальной характеризации транзисторов.

    Ваша принципиальная схема должна выглядеть так для участка Гаммеля. моделирование:

    Рисунок 23: Схема для моделирования характеристик Gummel

  2. Используя результаты моделирования на предыдущем шаге, Постройте бета-версию как функцию VBE, определяемую как отношение IC к IB с использованием выражений.

    Прокомментируйте, соответствует ли смоделированная бета-версия введенному вами значению BF.

  3. Имитация IC как функции VCE для нескольких значений VBE. VBE составляет от 0,65 до 0,7 В с шагом 0,01 В. VCE составляет от 0 до 3 В с шагом 0,001 В. Обратите внимание, что свипирование VCE является первичным, т. Е. Первым источником для свипирования.

    Укажите область прямого смещения и область насыщения на графике выходного сигнала IC-VCE. Ваша схема должна выглядеть так:

    Рисунок 24: Схема для моделирования выходных характеристик принудительного VBE (или управления напряжением)

    Ваш результат должен выглядеть как на графике ниже, но ваши числа будут другими:

    Рисунок 25: примерные графики выходных характеристик принудительного VBE (или привода напряжения)

    Вам нужно будет использовать VBE в качестве источника 2.Этот тип графика известен как график принудительного вывода VBE .

  4. Моделируйте IC как функцию VCE для различных значений IB. Это известно как с принудительной выходной характеристикой IB . IB составляет от 0,1 мкА до 1 мкА с шагом 0,1 мкА. VCE составляет от 0 до 1,5 В с шагом 0,01 В.

    Укажите область прямого смещения и область насыщения на графике IC-VCE.

Требуются скриншоты:

  1. схема
  2. Список параметров модели
  3. , вы можете прикрепить список соединений для этого
  4. настройки параметров анализа
  5. все графики результатов моделирования с соответствующими метками

2.7.2. Ошибки и решения

Ниже приведены ошибки, которые я видел, помогая студенты отлаживают моделирование Multisim.

  1. Неправильная конфигурация цепи. Например, VCB находится между C и E.

  2. Использовать для компонентов значения по умолчанию. Например, когда вы добавляете источник напряжения и используете его для VCB, значение по умолчанию 12 В тоже высокий и выходит из строя транзистор.

  3. Постройте вместе токи IB и IC, а также отношение IC / IB.В общем, смысла в этом нет. Используйте новый график, как показано выше для построения графиков VBE и VBC в выходной цепи принудительного IB.

  4. Выражение, например beta = ic / ib, необходимо создать. Пример того, как это сделать:

    Рисунок 26: как создать новую трассу с помощью выражений после моделирования

  5. Использовать метки по умолчанию. На этикетках по умолчанию часто указывается напряжение, даже если вы рисуете токи. Измените их вручную, чтобы избежать путаницы.

    Рисунок 27: график Гаммеля в прямом режиме, т.е.е. IC и IB против VBE. VBC = 0

  6. Ваша бета (IC / IB) должна выглядеть как htis:

    Рисунок 28: как создать и добавить новую трассу с помощью выражений после моделирования

Биполярный транзистор

- статья энциклопедии

(PD) Изображение: Джон Р. Брюс
Плоский биполярный транзистор npn , который может быть построен в интегральной схеме.

В электронике биполярный транзистор , точнее биполярный транзистор , представляет собой трехконтактное полупроводниковое устройство, используемое для переключения и усиления.По идее, он состоит из двух последовательно соединенных диодов pn , образующих сэндвич pnp или npn , где p относится к полупроводнику, легированному для получения положительных носителей заряда (дырок), а n относится к полупроводникам, легированным для получения отрицательно заряженных носителей (электронов). Однако центральная область достаточно тонкая, чтобы позволить носителям, вводимым из одного из концевых слоев (эмиттер E ), фактически распространяться по через центральную область (основание B ) и собираться другим концом. регион (коллектор С ).

Очень небольшие изменения напряжения перехода эмиттер-база имеют экспоненциальное влияние на количество носителей, вводимых из эмиттера, и поэтому база имеет огромный контроль над током, диффундирующим через базу к коллектору. Кроме того, ток, потребляемый базой при нормальной работе, очень мал, поэтому устройство хорошо служит для усиления сигнала тока или напряжения, подаваемого на базу.

История

Биполярный транзистор был исторически первым изобретенным транзистором.До своего изобретения в 1947 году Бардином, Браттейном и Шокли из Bell Laboratories, полупроводниковые устройства были только двухконтактными, такими как диоды и выпрямители. Более подробную информацию об истории и развитии этого устройства можно найти в исторической статье Шокли [1] и более поздней истории. [2]

Операция

(PD) Изображение: John R. Brews
Полосная диаграмма биполярного транзистора npn, смещенного в активном режиме.

Биполярный транзистор может работать в нескольких режимах, в зависимости от того, какие переходы являются инжекционными (прямое смещение эмиттер-база или коллектор-база, или оба) и которые накапливают (обратное смещение эмиттер-база или коллектор-база, или оба) .Здесь основное внимание уделяется активному режиму , в котором переход эмиттер-база осуществляет инжекцию, а переход коллектор-база накапливает. Этот режим обычно используется в аналоговых схемах.

Используя ленточную диаграмму, показанную справа, можно понять принцип действия. На схеме показан npn-транзистор, смещенный в активном режиме. Это одномерный разрез по вертикали, проходящий через центр излучателя. Зона проводимости , обозначенная как CB , показывает самую низкую энергию электрона (в электрон-вольтах или энергию, деленную на заряд электрона) в зоне проводимости полупроводника как функцию положения в npn-транзисторе.Валентная зона , обозначенная как VB , показывает самую высокую энергию для электронов в валентной зоне полупроводника. Эти два энергетических уровня разделены энергетической щелью полупроводника , областью запрещенной энергии для электрона. CB и VB различаются по положению внутри транзистора по двум причинам: изменение уровней легирования от n- до p- до n- слоев типа, а также вариации электрического потенциала через структуру. .

Если смещение не применяется, края полос изменяются, потому что атомы примесей задают количество носителей, и полосы должны регулировать положение, чтобы гарантировать правильную плотность носителей. Уровни Ферми основных носителей заряда в различных областях показаны как определяемые уровнями примесной легирующей примеси: E Fn для электронов в бесполевом объеме эмиттера, E Fp для дырок в поле свободная часть базы и E Fn для электронов в бесполевом объеме коллектора.Если смещения уменьшить до нуля, все эти уровни Ферми совпадают. Подробнее читайте в статьях полупроводниковые и полупроводниковые диоды.

Когда применяется смещение, относительные энергии различных областей изменяются, нарушая равновесие и заставляя края полосы регулироваться в ответ. Уровни Ферми разделены приложением напряжения смещения через переходы. Прямое смещение V BE отделяет дырочный уровень Ферми в базе от электронного уровня Ферми в эмиттере.Точно так же обратное смещение V CB отделяет электронный уровень Ферми в объемном коллекторе от дырочного уровня Ферми в бесполевой области базы.

Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, то есть база сделана положительной по отношению к эмиттеру, притягивая электроны. Это прямое смещение V BE уменьшает барьер φ n , который препятствует проникновению электронов в базу. Поскольку барьер меньше, электроны проникают в основание, повышая концентрацию электронов в основании выше нормального равновесного уровня и создавая градиент концентрации электронной плотности на основании.Этот градиент управляет диффузионным током электронов через основание (перенос в соответствии с законом диффузии Фика) к коллектору. В то же время коллектор имеет обратное смещение напряжением В, CB, , относительно базы, то есть становится положительным по отношению к базе, поэтому он притягивает электроны. Это притяжение снижает концентрацию электронов на стороне коллектора основания, добавляя градиент плотности электронов в свободной от поля части основания. Электроны, диффундирующие по базе, в конечном итоге достигают конца области, свободной от поля, и попадают в ускоряющее электрическое поле, создаваемое обратным смещением коллектора.Затем транспорт электронов переключается с диффузии из-за градиента носителей на дрейф под действием электрического поля.

Сильное влияние смещения база-эмиттер на ток коллектора можно понять с точки зрения его большого влияния на концентрацию электронов на границе раздела база-эмиттер. Число электронов на вершине барьера в ехр (- φ n / V th ) меньше плотности в самом эмиттере.Здесь V th - это так называемое тепловое напряжение , определяемое по формуле:

, где k B - постоянная Больцмана, а T - температура в градусах Кельвина. При 290 К, В th ≈ 25 мВ. Таким образом, изменение высоты этого барьера посредством приложенного смещения, чтобы стать меньше V BE , означает, что концентрация электронов на вершине барьера становится больше в exp ( V BE / V th ), большой экспоненциальный рост.

Используя тот же аргумент, обратная инжекция дырок из базы в эмиттер также увеличивается на тот же экспоненциальный множитель. Эти дырки рекомбинируют с электронами в эмиттере и образуют паразитный ток потребления, который должен обеспечиваться током базы.

Биполярный транзистор с гетеропереходом пытается уменьшить обратную инжекцию дырок в эмиттер за счет включения эмиттера с широкой запрещенной зоной, который увеличивает барьер φ p без увеличения φ n путем изменения выравнивания валентности полосы эмиттера и базы без значительного изменения выравнивания зоны проводимости.Точно так же базовые материалы с узкой запрещенной зоной могут уменьшить электронный барьер без уменьшения дырочного барьера за счет перестройки зон проводимости эмиттера и базы без значительного изменения выравнивания валентной зоны. [3]

Коэффициент усиления по току β

(PD) Изображение: John R. Brews
График Гаммеля и коэффициент усиления по току для биполярного транзистора с гетероструктурой GaAs / AlGaAs. [4]

В приложениях ключевым параметром является усиление биполярного тока, отношение постоянного тока коллектора к постоянному току эмиттера, обычно называемое усилением по току общего эмиттера и обозначаемое как β .Принимая во внимание сходство между прямой инжекцией электронов от эмиттера к базе и обратной инжекцией дырок в эмиттер, можно было бы простить, что не ожидал большой разницы. Однако конструкция может быть спроектирована таким образом, чтобы значительно облегчить инжекцию прямого тока по сравнению с обратной инжекцией дырок. На сравнение влияют несколько факторов. Во-первых, сильное легирование эмиттера и легкое легирование базы увеличит концентрацию электронов на барьере φ n по сравнению с плотностью дырок при φ p .Кроме того, увеличение градиента плотности носителей в основании будет увеличивать ток диффузии электронов, предполагая, что узкое основание способствует прямой инжекции. (Узкое основание увеличивает градиент, приближая высокую концентрацию электронов к эмиттеру к низкой плотности рядом с коллектором.) Аналогичным образом, более низкий градиент плотности дырок в эмиттере будет иметь тенденцию подавлять обратную инжекцию. В отличие от базы, где коллектор с обратным смещением обеспечивает низкую плотность носителей на дальней стороне базы, в эмиттере эта функция выполняется за счет рекомбинации дырок на границе раздела с металлом или поликремнием, контактирующим с эмиттером.Обнаружено, что контакт из поликремния является преимуществом, потому что ток дырок в поликремнии снижен по сравнению с кремнием, не потому, что это влияет на градиент концентрации дырок, а потому, что в поликремнии протекает гораздо меньше тока, чем в кристаллическом кремнии при том же градиенте.

На рисунке показан график Гаммеля для одного биполярного транзистора. [5] Это логарифмический график зависимости токов коллектора и базы от напряжения база-эмиттер , в идеале две прямые линии, разделенные коэффициентом усиления по току β .Этот график полезен для демонстрации диапазона смещения, в котором токи следуют этой экспоненциальной зависимости от напряжения база-эмиттер, центра этого графика и начала неидеального поведения при высоких и низких уровнях тока. Это также позволяет оценить зависимость текущего усиления от текущего уровня.

Выходное сопротивление

r O (PD) Изображение: John R. Brews
Эскиз биполярного тока коллектора I C в сравнении с напряжением коллектор-эмиттер В CE для различных вариантов базового тока I B , показывающий экстраполяцию асимптот к раннему напряжению.

В аналоговых приложениях, таких как токовые зеркала или активные нагрузки, важно, чтобы транзистор имел большое выходное сопротивление. Такие схемы имитируют источник тока или сток тока, и сопротивление такой схемы по Нортону должно быть большим для идеального поведения.

Выходное сопротивление, обычно обозначаемое как r O , является мерой того, насколько необходимо изменение напряжения коллектор-база, чтобы вызвать заданное изменение выходного тока транзистора, когда транзистор находится в активном режиме.Причина, по которой изменение в V CB изменяет ток, заключается в том, что ширина нейтральной базовой области, где ток регулируется градиентом плотности носителей, сужается, когда CB-переход становится более смещенным в обратном направлении. Следовательно, градиент плотности носителей, который представляет собой разницу между высокой плотностью около эмиттера и низкой плотностью около коллектора, деленной на ширину нейтральной базы, увеличивается с увеличением обратного смещения CB перехода. Это явление называется либо модуляцией ширины базы , либо ранним эффектом . [6] Согласно простой эмпирической модели (см. Рисунок), выходное сопротивление определяется как:

где В A называется ранним напряжением и является параметром, входящим в большинство моделей транзисторов. Ток I C (I B , V CE ) - это ток коллектора, оцененный при выбранном базовом токе и выбранном напряжении V CE . Напряжение В CE используется вместо В CB , потому что выходное сопротивление подключено между коллектором и эмиттером в модели гибридного пи (обсуждается в разделе о частотной зависимости ниже), что удобно. но физически немотивирован.Поскольку В BE относительно мало и не сильно меняется, разница между напряжением CB и напряжением CE в этом определении является второстепенной.

На рисунке показан наклон выходного тока как 1/ r O и показано, как он увеличивается (как уменьшается r O , как предполагает формула) по мере увеличения тока коллектора.

Тогда упрощенная модель для соотношения постоянного тока и напряжения для биполярного в активном режиме, включая эффект Раннего, имеет следующий вид: [7]

, где β 0 - значение β , экстраполированное на В CE = 0, В th - уже упомянутое тепловое напряжение, а I S - параметр, который варьируется от устройства к устройству, называется током насыщения .Выражение для базового тока представляет собой простой диодный закон для EB-перехода.

Частотная зависимость

(PD) Изображение: John R. Brews
Биполярная гибридная пи-модель с паразитными емкостями для моделирования частотной зависимости. (PD) Изображение: John R. Brews
Зависимость частоты перехода от уровня тока коллектора в Si-Ge HBT. [8]

Еще одним важным качеством устройства является его скорость реакции на переходные сигналы. Биполярный транзистор - очень нелинейное устройство, поэтому его переходная характеристика для больших сигналов требует численного расчета.Тем не менее, некоторая идея получена с использованием модели слабого сигнала и обработки устройства для небольших отклонений от состояния покоя (его Q-точка ). Такая схема показана на рисунке для устройства, смещенного в активном режиме, модели hybrid-pi . Эта схема уменьшает проблему частотной характеристики до постоянных времени RC , связанных с зарядкой и разрядкой различных емкостей через связанные с ними резисторы.

Чтобы свести частотную характеристику к одному числу (по общему признанию, ограниченное количество достоинств), используется так называемая частота перехода , обозначенная как f T или f t .Эта частота определяется путем исследования коэффициента усиления транзистора по току короткого замыкания, который можно оценить с помощью модели гибридного пи в конфигурации с общим эмиттером. При подаче тока слабого сигнала на базу и замыкании коллектора на эмиттер, который заземлен, ток, текущий в транзистор через коллектор, равен:

в то время как ток сигнала связан с входным напряжением v π следующим образом:

Текущий прирост соответственно:

Если мы вызовем отношение:

с В th тепловое напряжение и I C , I B ток коллектора смещения постоянного тока и базовые токи, затем:

, что, конечно же, обеспечивает коэффициент усиления по току нулевой частоты транзистора как β .Однако по мере того, как частота увеличивается, текущий коэффициент усиления падает после прохождения граничной частоты , f> f C :

Частота перехода , обозначенная как f T , определяется как частота, при которой текущий коэффициент усиления спадает до значения единицы:

или

В активном режиме емкость C μ - это обедненная емкость CB-перехода, который представляет собой слаболегированный переход с большой шириной обедненного слоя.Таким образом, эта емкость мала, скажем 2 пФ. С другой стороны, C π включает в себя сильно легированную емкость EB-перехода и очень большую диффузионную емкость, обусловленную введенными электронами, и обычно составляет несколько сотен пФ. Это оправдание довольно бесцеремонного игнорирования частотной зависимости в числителе: jωC μ r π . Зависимость от частоты в знаменателе, зависящая от C π r π , будет преобладать над любым эффектом числителя, введенного C μ r π .

Как крутизна g m , так и диффузионная емкость в C π зависят от плотности тока коллектора, поэтому ожидается, что частота перехода будет изменяться в зависимости от тока, и наблюдается зависимость от тока, как показано на рисунке. Первоначально f T увеличивается из-за преобладания g m , но в конечном итоге ожидается насыщение, поскольку знаменатель и числитель становятся пропорциональными плотности тока.На самом деле, однако, при высокой плотности тока частота перехода начинает снижаться, что является одним из многих неидеальных эффектов высокой инжекции .

Список литературы

  1. WS Shockley (1976). «Путь к концепции переходного транзистора». IEEE Trans Electron Dev. ED-23 : pp. 597 и далее .
  2. М. Риордан и Л. Ходдсон (1997). Хрустальный огонь: рождение информационного века . W. W.Нортон и компания. ISBN 0393041247.
  3. К. К. Маити, Г. А. Армстронг (2001). «Принцип SiGe HBT», Применение устройств кремний-германиевой гетероструктуры . CRC Press, стр.77 и далее . ISBN 0750307234.
  4. AG Baca et al, (2000). «Постоянный ток и микроволновые характеристики HBT GaAs / AlGaAs 100 В», Составные полупроводниковые силовые транзисторы II: материалы тридцать второго международного симпозиума .Электрохимическое общество; Отдел электроники, стр. 131. ISBN 1566772664.
  5. ↑ Назван в честь Германа К. Гуммеля из Bell Laboratories, пионера в численном моделировании биполярного транзистора и автора модели Гаммеля-Пуна, широко используемой для биполярного транзистора.
  6. ↑ Эффект Early назван в честь Джеймса М. Раннего, одного из ученых Bell Laboratories, участвовавших в разработке биполярного транзистора.
  7. Ричард Джагер (1997). «§5.12. Ранний эффект и раннее напряжение », Проектирование микроэлектронных схем . McGraw-Hill, 196 и далее . ISBN 0-07-114386-6. Эти уравнения не включают такие вещи, как зависимость β от тока, и предназначены только для качественного определения.
  8. ↑ На основании рисунка 5.5 из John D. Cressler, Guofu Niu (2003). Кремний-германиевые биполярные транзисторы на гетеропереходе . Artech House, п. 148. ISBN 1580533612.

Цепь биполярного источника питания

Ток IIN обычно устанавливается путем подключения сопротивления R1 к источнику напряжения VCC для установки.где N - количество выходных устройств. Потребители тока можно превратить в источники тока с помощью pnp-транзисторов и источника питания противоположной полярности.

Метод возврата reddit

  • При напряжении питания 3 В напряжение VDS транзистора 112 составляет 3–1,2 В = 1,8 В, что достаточно для работы устройства и обеспечения тока независимо от колебаний VDS. Таким образом, шум источника питания будет иметь минимальное влияние на I 1. Однако для примерного маломощного приложения напряжение источника питания равно 1.62V.
  • Вам доступны различные варианты биполярных источников питания с выходом 24 В, например одиночные. Есть 1 поставщик, который продает биполярные блоки питания с выходом 24 В на Alibaba.com, в основном в Азии. Ведущей страной-поставщиком является Китай, в котором доля двухполюсных источников питания с выходным напряжением 24 В составляет 100% соответственно.

Импульсный источник питания продолжает набирать популярность и является одним из самых быстрорастущих рынков в мире преобразования энергии.Motorola предлагает разнообразный портфель полнофункциональных схем управления импульсным стабилизатором, отвечающих требованиям современного компактного электронного оборудования.

Есть люди, которые инстинктивно не доверяют любому активному твердотельному устройству, подключенному последовательно со звуковым сигналом. Для этих людей есть две возможные альтернативы: реле для «короткого замыкания» двух силовых полевых МОП-транзисторов указанной выше схемы и вторая схема защиты полевого МОП-транзистора, которая прерывает подачу питания постоянного тока, а не выход динамика.

ток цепи vs.зависимость тока цепи от напряжения питания рабочая температура окружающей среды коэффициент шума, коэффициент усиления мощности в зависимости от частоты, коэффициент усиления мощности в зависимости от частотной развязки в зависимости от возвратных потерь на частотном входе, обратных потерь на выходе в зависимости от частоты 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 20 15 10 5 0 8 7 6 5 –5 0 –10 –20 –30 –40 –50 0 0,1 0,3 1,0 3,0 123 напряжение питания ...

Анализ и проектирование линейных цепей, версия Binder Ready (8-е издание) Редактировать издание. Проблема 95P из Главы 4: Напряжения биполярного источника питания Схема на Рисунке P4-85 пров...

HSA4014 - это двухполюсный источник питания от NF Corporation. Биполярный источник питания - это четырехквадрантный инструмент, работающий в первом, втором, третьем и четвертом квадрантах декартовой системы координат. Это означает, что он обеспечивает положительное и отрицательное напряжение на оси

Dana 100

StakPak - это семейство пресс-пакетов и диодов на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT) высокой мощности в усовершенствованном модульном корпусе, который гарантирует равномерное давление на кристалл в стеках из нескольких устройств. .

Основным компонентом бестрансформаторной цепи питания является конденсатор падения напряжения или конденсатор X-класса, которые специально разработаны для переменного тока. Цепь проста. Конденсатор падения напряжения 0,47 мкФ подключен последовательно с фазной линией переменного тока, это неполяризованные конденсаторы, поэтому он может быть ...

Напряжение питания двигателя подключается к источнику напряжения для двигателя, внешнему источнику питания 12 В постоянного тока. Не все степперы работают от 12 В, но тот, который использовался в этом примере, работает.Перед включением H-моста сверьтесь с таблицей характеристик шагового двигателя. Подключите H-образный мост. Подключите H-мост, как показано на Рисунках 12 и 13:

, вместе с источником питания 360 В постоянного тока. Учитывая умеренный состав паразитных элементов во внутреннем устройстве и требования к подаче заряда на затвор IGBT, схемотехника, в которой используются эти устройства с биполярным переходом, дополнительно выглядела привлекательной. Фактически, AUIRG4045D, как самое маленькое устройство в семействе, рассчитано на 600 В и 6 А. Он поставляется в

22 августа 2014 г. · Тогда подведем небольшой итог.Этот тип конфигурации биполярного транзистора имеет больший входной импеданс, ток и коэффициент усиления мощности, чем у конфигурации с общей базой, но его коэффициент усиления по напряжению намного ниже. Конфигурация с общим эмиттером представляет собой схему инвертирующего усилителя.

Для предотвращения колебаний были добавлены резистор 10 Ом и конденсатор 100 мкФ для изоляции цепи от источника питания. Конденсатор емкостью 0,1 мкФ использовался для входной связи, а конденсатор емкостью 4,7 мкФ - для выходной связи. Немного большие или меньшие емкости конденсаторов также дадут приемлемые результаты.FA5301BP (N) - это биполярная ИС, содержащая основные схемы, необходимые для управления импульсным источником питания ШИМ-типа. Эта ИС переключает внешний транзистор в соответствии с внешним. В отличие от несимметричных схем, усилитель, работающий от биполярного источника питания постоянного тока, может усиливать аудиосигналы переменного тока без необходимости изменения уровня постоянного тока. Этот тип усилителя питается от положительного и отрицательного постоянного напряжения с одинаковым номинальным напряжением; например, большинство операционных усилителей на микросхемах работают от +/- 15 В постоянного тока.

Я нашел биполярную схему питания и какое-то время успешно ее использовал.EDAboard.com - это международный электронный дискуссионный форум, посвященный программному обеспечению EDA, схемам, схемам, книгам, теории, статьям, asic, pld, 8051, DSP, сетям, радиочастотам, аналоговому дизайну, печатным платам, руководствам по обслуживанию и т. Д. .

@article {BusquetsMonge2018SelfpoweredBG, title = {Автономная схема питания биполярного драйвера затвора для преобразователей с фиксацией нейтрали}, author = {S. Бускетс-Монж и Альбер Филба-Мартинес и Дж. Николас-Апруззезе и Дж. Бордонау}, журнал ...

Mccb interlocking

Решение уравнений с переменными с обеих сторон и дробями с одной стороны

  • В этой статье представлены программируемый источник питания, построенный на TL431 (IC1) и двух биполярных транзисторах BD139 и TIP31 (T1 и T2).В схему также входят инвертор 7406 (IC2), девять диодов 1N4007 (с D1 по D9), регулятор 7812 12 В (IC3), регулятор 7805 (IC4) на 5 В и несколько других компонентов.

    Тестирование биполярных цепей Несмотря на то, что каналы многоканального источника питания однополярны, их можно настроить для питания биполярных цепей. Поскольку каналы изолированы, их можно настроить так, чтобы одна цепь была положительным источником питания, а второй выход - отрицательным источником питания относительно положительного источника питания.

  • 8 февраля 2013 г. - Этот пин обнаружил Суну Прадана.Откройте для себя (и сохраните!) Свои собственные пины на Pinterest.

    Преобразователи из униполярного в биполярный полезны, когда нам нужен униполярный компонент для выполнения определенной работы в среде разработки смешанных сигналов. Например, цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП) могут иметь диапазон выходного напряжения от 0 до 2,5 В или от 0 до 5 В, в то время как конструкция требует диапазона от -5 В до +5 В ...

Cse 5242 osu reddit

  • Схемы биполярных переходных транзисторов Схемы усилителя напряжения и мощности Усилитель с общим эмиттером Схема, показанная на рисунке 1, называется схемой усилителя с общим эмиттером.Важными подсистемами этой схемы являются: 1. Сеть резисторов смещения, состоящая из резисторов R1 и R2 и источника напряжения VCC. 2. Конденсатор связи С1. 3.

    Обратите внимание, что в обоих квадрантах источник питания является источником тока, таким образом создавая источник питания, а не приемник энергии. Второй квадрант и четвертый квадрант производят приемник энергии. Описание схемы и функциональные возможности. На рисунке 1 показана электрическая схема LT8714 в виде двухквадрантного источника питания.

Убийство в Иллинойсе Проблема с разрядом аккумулятора жука Vw

Adamj wsus scriptSt charles il court записи

Морозильная корзина Midea

Программа мониторинга возврата платежей Visa 20194l80 Калькулятор передаточного числа

9163 9163 9163
Что делать, когда ваш подросток не разговаривает с вами?

для макета При проектировании с операционными усилителями довольно часто требуются положительный и отрицательный источник питания, но все, что доступно, - это положительный источник низкого напряжения.Схема ниже принимает низкое напряжение на входе 5–12 В через винтовой зажим и генерирует положительное напряжение через MC34063A, в то же время генерируя отрицательный ...

33 Рукоятки с датчиками.... Все другие части ВЧ-системы, такие как приемопередатчики и усилители мощности, также должны иметь импеданс 50 Ом.

Глава 6, запуск теста на новую страну

Секунды завода по производству изоляционных плит из пенопласта

Быстрый удар кнутом разрешен в Калифорнии

Принципиальная схема биполярной схемы Блок питания с LM317T и LM337T показан на рис.1. Он построен на понижающем трансформаторе 18–0–18 В (X1), мостовом выпрямителе на 1 А (BR1), регулируемом стабилизаторе положительного напряжения LM317T (IC1), регулируемом стабилизаторе отрицательного напряжения LM337T (IC2), восьми диодах 1N4001. (С D1 по D8) и несколько других компонентов. Рис. 1 ... Доступное напряжение остается таким же, как и раньше, только вы можете рассматривать его как распределяемое как биполярное питание ± Vdd / 2 относительно нового задания «0V». Линейное преобразование часто используется для генерации Vdd / 2, но переключаемое преобразование также может использоваться для высокой выходной мощности.Новый «0V» можно назвать «виртуальной землей».
Colok puluhan hk hari ini
Cadillac xt5 bose 14 расположение динамика

Ochsner lsu epic

мигают индикаторы вытяжки Ge

Я недавно построил восстановление аккаунта Starbucks

903 903 903 биполярная схема питания для запуска обновления. LM7812 для регулятора положительной мощности и KA7912 для регулятора отрицательной мощности. Раньше я удостоверился, что выходное напряжение составляет около 12 вольт, прежде чем подключать KA7912 на печатных платах.Эти ИС производятся с использованием кремниевого биполярного процесса NESATäIII, работающего на частоте 20 ГГц fT NESATäIII. В этом процессе используется кремний. В этом процессе используются пассивирующая пленка из нитрида кремния и золотые электроды.
Модификаторы Cpt с примерами
Out of the park baseball 21 download

Forward in hockey

Могу ли я принимать zicam с другими лекарствами от простуды

Jurassic quest audio tour nj

Идентификатор звука мегафона roblox arsenal
Python opencv на ios

Установка большого румпеля Mercury

Эмулятор Amiga онлайн

График фракционной перегонки объема в зависимости от температуры

Основы биполярного транзистора Очевидно, что ключевым электронным компонентом в любой транзисторной схеме является сам транзистор.Эти электронные компоненты могут быть получены в дискретной форме или могут быть внутри интегральной схемы. Биполярные источники питания также используются для оценки гистерезисных характеристик магнитных материалов. Гистерезис - это характеристика, которая сильно влияет на эффективность электромоторов. Для плавного и точного измерения гистерезисных характеристик необходимо использовать высокоскоростной биполярный источник питания.
Kanoka haikyuu
Остановить протечки в водопроводе

Заработная плата оператора по розливу в Ниагаре

Центр ремонта музыкальных ящиков

Продажа бывшей в употреблении щеточной косилки dr

Qvc arcade1upFlutter google map мое местоположение включено

9333 full

.2SA1695 и 2SC4468 Оригинальный транзистор SANKEN, 2 пары. 1 шт. 2SA1694 и 1 шт. 2SC4467 Оригинальный транзистор SANKEN. 1 шт. 2SA1693 и 1 шт. 2SC4466 Оригинальный звуковой транзистор высокой мощности SANKEN. 2SA1494 и 2SC3858 Оригинальный транзистор SANKEN, одна пара. 34 903 9183 Голландский лопух для продажи рядом со мной
Toneforge misha mansoor presets free
Tractor supply anti fatigue mat

Стив Куэйл YouTube октябрь 2020

Kalimba wiki

Силовые транзисторы.Нет четкой разницы между «обычными» транзисторами, используемыми в усилителях напряжения и силовых транзисторах, но в целом силовые транзисторы можно отнести к категории таких, которые могут выдерживать ток коллектора (или сток в случае полевых транзисторов) более 1 Ампер.
Sony tv подключен, но нет интернета
Army ocs milper message

Ducktales fanfiction oc

Проблемы с отбойным молотком Makita
3

Hqd stark bulk

Мантра, заставляющая его скучать по мне
Villain deku x reader wattpad

Worker prophecy

Remote Desktop Manager mac free
Фитиль какого размера для керосинового обогревателя

Dls kit psg 2021

Samsung tu7000 hdr слишком темный
Ps3 dlc fix

Billy Cook 73765

Построение индекса Valkyr
6

Конфигурация запланированного обновления Power bi не работает

Метилстенболон анаболический коэффициент

Центр города Одесса tx
Как построить двойные деревянные ворота

Бесплатный генератор кодов мятной кирки

Биполярная линейная интегральная схема.Счетверенный операционный усилитель. Низкое рассеяние мощности и потребление энергии, подходящие для работы от батарей. Диапазон дифференциального входного напряжения равен напряжению источника питания.

Polytech ak models9-значный почтовый индекс для Springfield ma

Top 100 imdb

Мусоровоз первой передачи wm
Наушники Sony 3,5 мм jack
Continuum vesat download Pmu training chicago

Замена батареи для инвалидной коляски Quantum 600

Классическая схема драйвера двигателя постоянного тока для начинающих, которая встречается в каждом учебнике по электронике, представляет собой H-мост на биполярных транзисторах.Н-мост представляет собой схему транзисторов, которая позволяет полностью контролировать схему над стандартным электродвигателем постоянного тока.

Клостебол крем Fsuipc6 трещина

90 na2
Гонконгская церемония передачи музыки музыка
Король лев 2 полный фильм
Магнитный блок чтения против ввода Nadi 93 валидация npm

7d карбоновая пленка 3м
2

Еда оставлена ​​на ночь

Пистолет-пулемет Томпсона m1a1

Согласованные парные транзисторы | Nexperia

BCM847BV; BCM847BS; BCM847DS Согласованные двойные транзисторы NPN / NPN ACT
BCM847BS Согласованные двойные транзисторы NPN / NPN Производство
BCM847BV Согласованные двойные транзисторы NPN / NPN Производство
BCM847DS Согласованные двойные транзисторы NPN / NPN Производство
BCM856BS; BCM856BS / DG Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP ACT
BCM856BS Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP Производство
BCM856DS Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP Производство
BCM857BV; BCM857BS; BCM857DS Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP ACT
BCM857BS Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP Производство
BCM857DS Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP Производство
BCV61 Двойные транзисторы общего назначения NPN ACT
BCV61 Двойные транзисторы общего назначения NPN Производство
BCV61A Двойные транзисторы общего назначения NPN Производство
BCV61B Двойные транзисторы общего назначения NPN Производство
BCV61C Двойные транзисторы общего назначения NPN Производство
BCV62 ПНП двойные транзисторы общего назначения ACT
BCV62 ПНП двойные транзисторы общего назначения Производство
BCV62A ПНП двойные транзисторы общего назначения Производство
BCV62B ПНП двойные транзисторы общего назначения Производство
BCV62C ПНП двойные транзисторы общего назначения Производство
PMP4201V; PMP4201G; PMP4201Y Согласованные двойные транзисторы NPN / NPN ACT
PMP4201G Согласованные двойные транзисторы NPN / NPN Не для дизайна
PMP4201V Согласованные двойные транзисторы NPN / NPN Производство
PMP4201Y Согласованные двойные транзисторы NPN / NPN Производство
PMP4501V; PMP4501G; PMP4501Y Согласованные двойные транзисторы NPN / NPN ACT
PMP4501Y Согласованные двойные транзисторы NPN / NPN Производство
PMP5201V; PMP5201G; PMP5201Y Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP ACT
PMP5201G Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP Не для дизайна
PMP5201V Двойной согласованный транзистор PNP / PNP Производство
PMP5201Y Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP Производство
PMP5501V; PMP5501G; PMP5501Y Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP ACT
PMP5501V Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP Производство
PMP5501Y Двойные согласованные транзисторы PNP / PNP Производство
BCM53DS Двойные транзисторы, согласованные по PNP / PNP, 80 В, 1 A Производство
BCM56DS Двойные транзисторы, согласованные по NPN / NPN, 80 В, 1 A Производство
BCM61B Согласованный двойной транзистор NPN / NPN Производство
BCM62B Двойной согласованный транзистор PNP / PNP Производство
BCM846BS Согласованный двойной транзистор NPN / NPN Производство
BCM847QAS Двойные транзисторы, согласованные NPN / NPN, 45 В, 100 мА Производство
BCM857QAS Двойные транзисторы, согласованные по PNP / PNP, 45 В, 100 мА Производство
PHPT610035NK Двойной биполярный транзистор наивысшей мощности NPN / NPN Производство
PHPT610035PK PNP / PNP согласованный двойной биполярный транзистор высокой мощности Производство
PMP4501QAS Двойные транзисторы, согласованные по NPN / NPN, 45 В, 100 мА Производство
PMP5501QAS Двойные транзисторы, согласованные по PNP / PNP, 45 В, 100 мА Производство
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *