Прямой транзистор: Транзистор – это НЕ сложно

Как проверить транзистор мультиметром: инструкции, фото, видео

Транзистор — радиокомпонент различных схем. Электронику сложно представить без такого маленького, но очень важного элемента, который, к сожалению, часто ломается. Проверить его работоспособность легко с помощью всем известного измерительного устройства. Из этой статьи вы узнаете, как проверить транзистор мультиметром, и сможете сделать это своими руками.

Contents

• 1 Первые шаги
• 2 Как проверить мультиметром работоспособность биполярного транзистора
  • 2.1 Подготовка к измерению
  • 2.2 Измерение
• 3 Как проверить мультиметром полевой транзистор
• 4 Как проверить транзистор мультиметром не выпаивая
  • 4.1 Вопрос — ответ

Первые шаги

Первое, что нужно сделать, — определить характеристики транзистора и его тип. Помогает в этом обычная маркировка. Вбейте её в браузер и найдете техническое описание, в котором содержится информация о типе, цоколевке и т. п. Иное название технической документации от производителя — даташит, поэтому не пугайтесь, если встретите такое слово. И не переживайте, если даташит будет на другом языке, необходимые обозначения вы сможете распознать. В крайнем случае — онлайн-переводчик вам в помощь.

После того, как становится понятно, что за элемент пред вами, необходимо его выпаять. О том, как прозвонить транзистор мультиметром не выпаивая и можно ли это сделать, мы расскажем ниже.

Транзисторы разделяются на несколько типов, поэтому ход проверки каждого из них немного отличается. Мы рассмотрим каждый вариант.

Как проверить мультиметром работоспособность биполярного транзистора

Посмотрим на определение: биполярный транзистор – полупроводниковая деталь, которая состоит из трех чередующихся областей полупроводника с разным типом проводимости (р-п-р или п-р-п) с выводом от каждой области.

То есть у такого транзистора 3 отвода: коллектор, эмиттер, база. На последний подаётся несильный ток, изменяющий сопротивление на участке эмиттер-коллектор. В результате этого процесса меняется протекающий ток. Он “бежит” в едином направлении, определяемом разновидностью перехода.

Есть 2 p-n перехода:

1. Обратная проводимость или n-p-n.
2. Прямая или p-n-p.

Посмотрите видео, как определить транзистор мультиметром:

С проверкой мультиметром транзистора биполярного затруднений нет. Проще всего описать pn как более привычный для электриков диод, за счет чего системы pnp и npn приобретают такой вид:

Подготовка к измерению

Перед началом измерений нужно:

1. Расставить щупы по своим местам. Советуем внимательно изучить инструкцию к мультиметру, чтобы знать, какое гнездо для чего предназначено. Обычно для черного щупа предназначено отверстие с надписью «СОМ», а для красного «VΩmA». Если на вашем мультиметре есть такие гнёзда, подключаем.
2. Выбираем нужную функцию: проверка сопротивления. Во втором случае можно поставить предел 2кОм. Режим проверки сопротивления, по сути, — омметр. Поэтому, если вы ищите, как проверить транзистор омметром, но у вас нет отдельно такого прибора, смело используйте мультиметр с данной функцией.

Измерение

Теперь можно начинать проверку. Сначала протестируем проводимость pnp:

1. Наконечник черного провода соединить с выводом «Б», красного с «Э».
2. Посмотреть на экран тестера. Значения от 0,6 до 1,3 кОм указывают на нормальную работоспособность.
3. Так же проверить значения между выводами «Б» и «К». Нормальные значения находятся в тех же пределах.

Если на каком-то из этих этапов или на обоих вы видите минимальное значение, это указывает на пробой.

Как омметром проверить исправность транзистора дальше:

1. Поменять полярность, то есть переставить щупы.
2. Провести повторное тестирование. Если с транзистором всё в порядке, вы увидите сопротивление, которое стремится к минимуму. Если видите 1, это значит, что тестируемая величина выше возможностей элемента, то есть в цепочке обрыв, придётся менять транзистор.

Теперь будем проверять транзистор обратной проводимости. Для этого:

1. Присоединить алый провод к «Б».
2. Протестировать сопротивление другим наконечником. Для этого по очереди прикоснитесь к «К» и «Э». Полученные цифры должны быть на минимуме.
3. Изменить полярность.
4. Провести повторное тестирование. Если вы видите показания 0,6 до 1,3 кОм, всё в порядке.

Вкратце суть проверки транзистора омметром показана на картинке:

Как проверить мультиметром полевой транзистор

Полезное видео о том, как прозванивать транзисторы мультиметром:

Такой элемент считается полупроводниковым полностью управляемым ключом. Управление осуществляется электрическим полем, в чем и заключается отличительная особенность таких элементов от биполярных, управляемых током. Электрополе формируется под действием напряжение, которое приложено к затвору относительно истока.

Полевые транзисторы также называются униполярными («УНО» — один). В соответствии с видом канала ток выполняется лишь одним типом носителей: дырками или электронами. Такие элементы разделяются на:

1. Элементы с управляющим p-n-переходом. Рабочие выводы присоединяются к полупроводниковой пластинке p- или n-типа.
2. С изолированным затвором.

Чтобы протестировать полевой транзистор, нужно присоединить щупы нашему измерителю так же, как при измерении биполярных транзисторов. После этого выбираем режим прозвонки.

Инструкция проверки элемента n-типа:

1. Черным кабелем прикасаемся до «с», красным до «и».
2. Смотрим на показания сопротивления встроенного диода. Запомните или запишите значение.
3. Открываем переход, то есть красный кабель должен дотронуться до отвода «з».
4. Повторно делаем измерение из первого пункта. Значение должно уменьшиться — это указывает на то, что полевик частично открылся.
5. Закрываем компонент, то есть присоединяем черный кабель к «з».
6. Проделываем пункт первый и смотрим на дисплей. Должно быть исходное значение — это указывает на закрытие, то есть элемент работоспособен.

Чтобы проверить элементы p-типа, проделайте всё так же, но прежде измените полярность щупов.

Теперь вы знаете, как прозвонить транзистор мультиметром.

Стоит отметить, что биполярные транзисторы с изолированным затвором, нужно проверять по вышеописанной схеме для полевого устройства. Учитывайте, что сток и исток — это коллектор и эмиттер.

Как проверить транзистор мультиметром не выпаивая

Если вы думаете, как проверить транзистор мультиметром на плате, то помните, что таким способом могут определяться только биполярные элементы. Но мы советуем вам и этого не делать, потому что в некоторых случаях p-n переход детали шунтируется низкоомным сопротивлением. Из-за этого результат вряд ли будет точным. Значит, выпаивание — это необходимость.

Это тот минимум, который вам нужно было узнать о проверке транзистора мультиметром не выпаивая.

Мы надеемся, что наша статья была вам полезна. Заглядывайте и в другие материалы нашего блога. Мы припасли для вас много важной информации!

Желаем безопасных и точных измерений!

Вопрос — ответ

Вопрос: Как прозвонить транзистор цифровым мультиметром?

Имя: Рамиль

Ответ: Первое, что нужно сделать, — определить характеристики транзистора и его тип. Помогает в этом обычная маркировка. Транзисторы разделяются на несколько типов, поэтому ход проверки каждого из них немного отличается.

 

Вопрос: Как правильно проверить транзистор мультиметром не выпаивая?

Имя: Максим

Ответ: Таким способом можно протестировать только биполярные элементы. Но и этого лучше не делать, потому что в некоторых случаях p-n переход детали шунтируется низкоомным сопротивлением. Из-за этого результат вряд ли будет точным.

 

Вопрос: Как можно определить полевой транзистор мультиметром?

Имя: Артём

Ответ: Чтобы протестировать полевой транзистор, нужно подключить щупы к нашему измерителю так же, как при измерении биполярных транзисторов. После этого выбрать режим прозвонки и присоединять кабели в определенном порядке.

 

Вопрос: Как точнее проверить исправность транзистора мультиметром?

Имя: Никита

Ответ: Многое зависит от вида транзистора. Мультиметром можно протестировать биполярные и полевые транзисторы. В первом случае можно проверять обратную и прямую проводимость. Для тестирования pnp нужно наконечник черного провода соединить сначала с выводом «Б», красного с «Э».

 

Вопрос: Как проверить транзистор с помощью омметра?

Имя: Камиль

Ответ: Омметр измеряет сопротивление. Вам не обязательно иметь такой прибор, достаточно использовать мультиметр с функцией омметра. Правильное использование заключается в расстановке щупов, выборе режима омметра. Затем нужно правильно соединять провода с транзистором.

 

О транзисторах «на пальцах». Часть 1. Биполярные транзисторы — radiohlam.ru

В этом цикле статей мы попытаемся просто и доходчиво рассказать о таких непростых компонентах, как транзисторы.

Сегодня этот полупроводниковый элемент встречается почти на всех печатных платах, в любом электронном устройстве (в сотовых телефонах, в радиоприёмниках, в компьютерах и другой электронике). Транзисторы являются основой для построения микросхем логики, памяти, микропроцессоров… Вот давайте и разберёмся, что это чудо из себя представляет, как работает и чем вызвана такая широта его применения.

Транзистор — это электронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий с помощью входного сигнала управлять током.

Многие считают, что транзистор усиливает входной сигнал. Спешу огорчить, — сами по себе, без внешнего источника питания, транзисторы ничего не усилят (закон сохранения энергии ещё никто не отменял). На транзисторе можно построить усилитель, но это лишь одно из его применений, и то, для получения усиленного сигнала нужна специальная схема, которая проектируется и рассчитывается под определённые условия, плюс обязательно источник питания.

Сам по себе транзистор может только управлять током.

Что нужно знать из самого важного? Транзисторы делятся на 2 большие группы: биполярные и полевые. Эти 2 группы отличаются по структуре и принципу действия, поэтому про каждую из этих групп мы поговорим отдельно.

Итак, первая группа — биполярные транзисторы.

Эти транзисторы состоят из трёх слоёв полупроводника и делятся по структуре на 2 типа: pnp и npn. Первый тип (pnp) иногда называют транзисторами прямой проводимости, а второй тип (npn) — транзисторами обратной проводимости.

Что означают эти буквы? Чем отличаются эти транзисторы? И почему именно двух проводимостей? Как обычно — истина где-то рядом. © Всё гениальное — просто. N — negative (англ.) — отрицательный. P — positive (англ.) — положительный. Это обозначение типов проводимостей полупроводниковых слоёв из которых транзистор состоит. «Положительный» — слой полупроводника с «дырочной» проводимостью (в нём основные носители заряда имеют положительный знак), «отрицательный» — слой полупроводника с «электронной» проводимостью (в нём основные носители заряда имеют

отрицательный знак).

Структура и обозначение биполярных транзисторов на схемах показаны на рисунке справа. У каждого вывода имеется своё название. Э — эмиттер, К — коллектор, Б — база. Как на схеме узнать базовый вывод? Легко. Он обозначается площадкой, в которую упираются коллектор и эмиттер. А как узнать эмиттер? Тоже легко, — это вывод со стрелочкой. Оставшийся вывод — это коллектор. Стрелочка на эмиттере всегда показывает направление тока.

Соответственно, для npn транзисторов — ток втекает через коллектор и базу, а вытекает из эмиттера, для pnp транзисторов наоборот, — ток втекает через эмиттер, а вытекает через коллектор и базу.

Тонем в теории глубже… Три слоя полупроводника образуют в транзисторе два pn-перехода. Один — между эмиттером и базой, его обычно называют эмиттерный, второй — между коллектором и базой, его обычно называют коллекторный.

На каждом из двух pn-переходов может быть прямое или обратное смещение, поэтому в работе транзистора выделяют четыре основных режима, в зависимости от смещения pn-переходов (помним да, что если на стороне с проводимостью p-типа напряжение больше, чем на стороне с проводимостью n-типа, то это прямое смещение pn-перехода, если всё наоборот, то обратное). Ниже, на рисунках, иллюстрирующих каждый режим, стрелочками показано направление от большего напряжения к меньшему (это не направление тока!). Так легче ориентироваться: если стрелочка направлена от «p» к «n» — это прямое смещение pn-перехода, если от «n» к «p» — это обратное смещение.

Режимы работы биполярного транзистора:

1) Если на эмиттерном pn-переходе прямое смещение, а на коллекторном — обратное, то транзистор находится в нормальном активном режиме (иногда говорят просто: «активный режим», — опуская слово нормальный). В этом режиме ток коллектора зависит от тока базы и связан с ним следующим соотношением: Iк=Iб*β. Активный режим используется при построении транзисторных усилителей.

2) Если на обоих переходах прямое смещение — транзистор находится в режиме насыщения. При этом ток коллектора перестаёт зависеть от тока базы в соответствии с указанной выше формулой (в которой был коэффициент β), он перестаёт увеличиваться, даже если продолжать увеличивать ток базы. В этом случае говорят, что транзистор полностью открыт или просто открыт. Чем глубже мы уходим в область насыщения — тем больше ломается зависимость Iк=Iб*β. Внешне это выглядит так, как будто коэффициент β уменьшается. Ещё скажу, что есть такое понятие, как коэффициент насыщения. Он определяется как отношение реального тока базы (того, который у вас есть в данный момент) к току базы в пограничном состоянии между активным режимом и насыщением.

3) Если у нас на обоих переходах обратное смещение — транзистор находится в режиме отсечки. При этом ток через него не течёт (за исключением очень маленьких токов утечки — обратных токов через pn-переходы). В этом случае говорят, что транзистор полностью закрыт или просто закрыт. Режимы насыщения и отсечки используются при построении транзисторных ключей.

4) Если на эмиттерном переходе обратное смещение, а на коллекторном — прямое, то транзистор попадает в инверсный активный режим. Этот режим является довольно экзотическим и используется редко. Несмотря на то, что на наших рисунках эмиттер не отличается от коллектора и по сути они должны быть равнозначны (посмотрите ещё раз на самый верхний рисунок, — на первый взгляд ничего не изменится, если поменять местами коллектор и эмиттер), на самом деле у них есть конструктивные отличия (например в размерах) и равнозначными они не являются. Именно из-за этой неравнозначности и существует разделение на «нормальный активный режим» и «инверсный активный режим».

Иногда ещё выделяют пятый, так называемый, «барьерный режим». В этом случае база транзистора закорочена с коллектором. По сути правильнее было бы говорить не о каком-то особом режиме, а об особом способе включения. Режим тут вполне обычный — близкий к пограничному состоянию между активным режимом и насыщением. Его можно получить и не только закорачивая базу с коллектором. В данном конкретном случае вся фишка в том, что при таком способе включения, как бы мы не меняли напряжение питания или нагрузку — транзистор всё равно останется в этом самом пограничном режиме. То есть транзистор в этом случае будет эквивалентен диоду.

Итак, c теорией пока закончили. Едем дальше.

Биполярный транзистор управляется током. То есть, для того, чтобы между коллектором и эмиттером мог протекать ток (по другому говоря, чтобы транзистор открылся), — должен протекать ток между эмиттером и базой (или между коллектором и базой — для инверсного режима). Более того, величина тока базы и максимально возможного тока через коллектор (при таком токе базы) связаны постоянным коэффициентом β (коэффициент передачи тока базы): I

Б*β=I_K.

Кроме параметра β используется ещё один коэффициент: коэффициент передачи эмиттерного тока (α). Он равен отношению тока коллектора к току эмиттера: α=Iк/Iэ. Значение этого коэффициента обычно близко к единице (чем ближе к единице — тем лучше). Коэффициенты α и β связаны между собой следующим соотношением: β=α/(1-α).

В отечественных справочниках часто вместо коэффициента β указывают коэффициент h_21Э (коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером), в забугорной литературе иногда вместо β можно встретить h_FE. Ничего страшного, обычно можно считать, что все эти коэффициенты равны, а называют их зачастую просто «коэффициент усиления транзистора».

Что нам это даёт и зачем нам это надо? На рисунке слева изображены простейшие схемы. Они эквивалентны, но построены с участием транзисторов разных проводимостей. Также присутствуют: нагрузка, в виде лампочки накаливания, переменный резистор и постоянный резистор.

Смотрим на левую схему. Что там происходит? Представим себе, что ползунок переменного резистора в верхнем положении. При этом на базе транзистора напряжение равно напряжению на эмиттере, ток базы равен нулю, следовательно ток коллектора тоже равен нулю (I_К=β*I_Б) — транзистор закрыт, лампа не светится. Начинаем опускать ползунок вниз
— напряжение на нём начинает опускаться ниже, чем на эмиттере — появляется ток из эмиттера в базу (ток базы) и одновременно с этим — ток из эмиттера в коллектор (транзистор начнёт открываться). Лампа начинает светиться, но не в полный накал. Чем ниже мы будем перемещать ползунок переменного резистора — тем ярче будет гореть лампа.

И тут, внимание! Если мы начнём перемещать ползунок переменного резистора вверх — то транзистор начнёт закрываться, а токи из эмиттера в базу и из эмиттера в коллектор — начнут уменьшаться. На правой схеме всё то же самое, только с транзистором другой проводимости.

Рассмотренный режим работы транзистора как раз является активным. В чём суть? Ток управляет током? Именно, но фишка в том, что коэффициент β может измеряться десятками и
даже сотнями. То есть для того, чтобы сильно менять ток, протекающий из эмиттера в коллектор, нам достаточно лишь чуть-чуть изменять ток, протекающий из эмиттера в базу.

В активном режиме транзистор (с соответствующей обвязкой) используется в качестве усилителя.

Мы устали… отдохнём немного…

И снова вперёд!

Теперь разберёмся с работой транзистора в качестве ключа. Смотрим на левую схему. Пусть переключатель S будет замкнут в положении 1. При этом база транзистора через резистор R притянута к плюсу питания, поэтому ток между эмиттером и базой отсутствует и транзистор закрыт. Представим, что мы перевели переключатель S в положение 2. Напряжение на базе становится меньше, чем на эмиттере, — появляется ток между эмиттером и базой (его величина определяется сопротивлением R). Сразу возникает ток КЭ. Транзистор открывается, лампа загорается. Если мы снова вернём переключатель S в положение 1 — транзистор закроется, лампа погаснет. (на правой схеме всё то же самое, только транзистор другой проводимости)

В этом случае говорят, что транзистор работает в качестве ключа. В чём суть? Транзистор переключается между двумя состояниями — открытым и закрытым. Обычно при использовании транзистора в качестве ключа — стараются, чтобы в открытом состоянии транзистор был близок к насыщению (при этом падение напряжения между коллектором и эмиттером, а значит и потери на транзисторе, — минимальны).Для этого специальным образом рассчитывают ограничительный резистор в цепи базы. Состояний глубокого насыщения и глубокой отсечки обычно стараются избежать, потому что в этом случае увеличивается время переключения ключа из одного состояния в другое.

Небольшой пример расчётов. Представим себе, что мы управляем лампой накаливания 12В, 50мА через транзистор. Транзистор у нас работает в качестве ключа, поэтому в открытом состоянии должен быть близок к насыщению. Падение напряжения между коллектором и эмиттером учитывать не будем, поскольку для режима насыщения оно на порядок меньше напряжения питания. Так как через лампу течёт ток 50 мА, то нам нужно выбрать транзистор с максимальным током КЭ не менее 62,5 мА (обычно рекомендуют использовать компоненты на 75% от их максимальных параметров, это такой своеобразный запас). Открываем справочник и ищем подходящий p-n-p транзистор. Например КТ361. В нашем случае по току подходят с буквенными индексами «а, б, в, г», так как максимальное напряжение КЭ у них 20В, а у нас в задаче всего 12В.

Предположим, что использовать будем КТ361А, с коэффициентом усиления от 20 до 90. Так как нам нужно, чтобы транзистор гарантированно открылся полностью, — в расчёте будем использовать минимальный Кус=20. Теперь думаем. Какой минимальный ток должен течь между эмиттером и базой, чтобы через КЭ обеспечить ток 50 мА?

50 мА/ 20 раз = 2,5 мА

Токоограничивающий резистор какого номинала нужно поставить, чтобы пустить через БЭ ток 2,5 мА?

Тут всё просто. Закон Ома: I=U/R. Следовательно R=(12 В питания — 0,65 В потери на pn-переходе БЭ) / 0,0025 А = 4540 Ом. Так как 2,5 мА — это минимальный ток, который в нашем случае должен протекать из эмиттера в базу, то нужно выбрать из стандартного ряда ближайший резистор меньшего сопротивления. Например, с 5% отклонением это будет резистор 4,3 кОм.

Теперь о токе. Для зажигания лампы с номинальным током 50 мА нам нужно коммутировать ток всего 2,5 мА. И это при использовании ширпотребовского, копеечного транзистора, с низким Кус, разработанного 40 лет назад. Чувствуете разницу? Насколько можно уменьшить габариты выключателей (а значит и их стоимость) при использовании транзисторов.

Вернёмся опять к теории.

В рассмотренных выше примерах мы использовали только одну из схем включения транзистора. Всего же, в зависимости от того, куда мы подаём управляющий сигнал и откуда снимаем выходной сигнал (от того, какой электрод для этих сигналов является общим) выделяют 3 основных схемы включения биполярных транзисторов (ну, логично, да? — у транзистора 3 вывода, значит если делить схемы по принципу, что один из выводов общий, то всего может быть 3 схемы):

1) Схема с общим эмиттером.

Если считать, что входной ток — это ток базы, входное напряжение — это напряжение на переходе БЭ, выходной ток — ток коллектора и выходное напряжение — это напряжение между коллектором и эмиттером, то можно записать, что: Iвых/Iвх=Iк/Iб=β , Rвх=Uбэ/Iб.

Кроме того, так как Uвых=Eпит-Iк*R, то видно, что, во-первых, выходное напряжение легко можно сделать гораздо выше входного, а во-вторых, что выходное напряжение инвертировано по отношению ко входному (когда Uбэ=Uвх увеличивается и входной ток растёт — выходной ток также растёт, но Uкэ=Uвых при этом уменьшается).

Такая схема включения (для краткости её обозначают ОЭ) является наиболее распространённой, поскольку позволяет усилить как ток, так и напряжение, то есть позволяет получить максимальное усиление мощности. Замечу, что эта дополнительная мощность у усиленного сигнала берётся не из воздуха и не от самого транзистора, а от источника питания (Eпит), без которого транзистор ничего не сможет усилить и вообще никакого тока в выходной цепи не будет. (Я думаю, — мы позже, в отдельной статье, про то, как именно работают транзисторные усилители и как их рассчитывать, подробнее напишем).

2) Схема с общей базой.

Здесь входной ток — это ток эмиттера, входное напряжение — это напряжение на переходе БЭ, выходной ток — ток коллектора, а выходное напряжение — это напряжение на включенной в цепь коллектора нагрузке. Для этой схемы: Iвых≈Iвх, т.к. Iк≈Iэ, Rвх=Uбэ/Iэ.

Такая схема (ОБ) усиливает только напряжение и не усиливает ток. Сигнал в данном случае по фазе не сдвигается.

3) Схема с общим коллектором (эмиттерный повторитель).

Здесь входной ток — это ток базы, а входное напряжение подключено к переходу БЭ транзистора и нагрузке, выходной ток — ток эмиттера, а выходное напряжение — это напряжение на включенной в цепь эмиттера нагрузке. Для этой схемы: Iвых/Iвх=Iэ/Iб=(I_К+I_Б)/I_Б=β+1, т.к. обычно коэффициент β достаточно большой, то иногда считают Iвых/Iвх≈β. Rвх=Uбэ/Iб+R. Uвых/Uвх=(Uбэ+Uвых)/Uвых≈1.

Как видим, такая схема (ОК) усиливает ток и не усиливает напряжение. Сигнал в данном случае по фазе не сдвигается. Кроме того, данная схема имеет самое большое входное сопротивление.

Оранжевыми стрелками на приведённых выше схемах показаны контура протекания токов, создаваемых источником питания выходной цепи (Епит) и самим входным сигналом (Uвх). Как видите, в схеме с ОБ ток, создаваемый Eпит, протекает не только через транзистор, но и через источник усиливаемого сигнала, а в схеме с ОК, наоборот, — ток, создаваемый входным сигналом, протекает не только через транзистор, но и через нагрузку (по этим приметам можно легко отличить одну схему включения от другой).

Ну и на последок поговорим о том, как проверить биполярный транзистор на исправность. В большинстве случаев о исправности транзистора можно судить по состоянию pn-переходов. Если рассматривать эти pn-переходы независимо друг от друга, то транзистор можно представить как совокупность двух диодов (как на рисунке слева). В общем-то взаимное влияние pn-переходов и делает транзистор транзистором, но при проверке можно с этим взаимным влиянием не считаться, поскольку напряжение к выводам транзистора мы прикладываем попарно (к двум выводам из трёх). Соответственно, проверить эти pn-переходы можно обычным мультиметром в режиме проверки диодов. При подключении красного щупа (+) к катоду диода, а чёрного к аноду — pn-переход будет закрыт (мультиметр показывает бесконечно большое сопротивление), если поменять щупы местами — pn-переход будет открыт (мультиметр показывает падение напряжения на открытом pn-переходе, обычно 0,6-0,8 В). При подключении щупов между коллектором и эмиттером мультиметр будет показывать бесконечно большое сопротивление, независимо от того какой щуп подключен к коллектору, а какой к эмиттеру.

Продолжение следует…

Транзисторная логика с прямой связью (DCTL) — Логические элементы

Логические элементы

Транзисторные цифровые схемы в основном выполняют три логических функции стробирования И (или НЕ-И), стробирования ИЛИ (или НЕ-ИЛИ) и инверсии сигнала (НЕ ворота). Дополнительная функция обычно выполняемая, хотя и не логическая по своему характеру, но тем не менее практическая необходимостью является усиление сигнала. Другие логические блоки, такие как NOR, NAND, и триггеры, легко получить, используя эти три фундаментальных функционала блоки. Для этих целей можно использовать несколько различных конфигураций цепей. функциональные блоки. Обычно эти цепи классифицируются в соответствии с элементы, используемые для межкаскадной связи или связи между затворами и инверторами и усилители. Наиболее часто используемыми элементами связи являются диоды, резисторы, комбинации резистор-конденсатор и сами транзисторы. Также можно проектировать и использовать схемы без какой-либо из этих связей. элементы. Такие схемы называются транзисторно-логическими с прямой связью. цепи или, чаще, DCTL. Есть несколько преимуществ и некоторые недостатки DCTL, и мы рассмотрим их после обсуждения того, как этот тип конфигурационных работ.

Инверторы DCTL

На рисунке ниже показаны три инвертора DCTL в каскаде. В этой цепи коллекторные резисторы R ₁ , R ₂ , и R ₃ служат источниками постоянного тока. Они подают ток на коллекторы соответствующих транзисторов, когда они включены или к базе следующего транзистора, когда они выключены.

Инверторы DCTL в каскаде.

При входном напряжении В _в в основание Q ₁ близко к земле, то есть при В _CE(SAT) предыдущего каскада на транзисторе — напряжение v _C1 стремится приблизиться к напряжению питания В _СС . Подается ток к основанию Q ₂ через R ₁ , и получается Q ₂ вкл. Зажимное действие диода база-эмиттер Q ₂ вмещает v _C1 при значении, определяемом В _ВЕ2 . Так как Q ₂ включен, v _C2 теперь определяется V _CE(SAT) из Q ₂ . Если Q ₂ имеет достаточно низкое падение насыщения, то v _C2 не будет достаточно положительным, чтобы превратить Q ₃ на. Обратная ситуация имеет место, когда достаточно положительное напряжение, v _в , получается Q ₁ вкл. В этом случае v _C1 будет поддерживать Q ₂ off, что в свою очередь включит Q ₃ . Из этого краткого описания несколько заметны важные моменты. Низкий В _CE(SAT) является желательной особенностью транзисторов, используемых для DCTL. Если V _CE(SAT) высокий, то всегда есть вероятность, что транзистор следующей ступени может быть ошибочно включен. Кроме того, чтобы чтобы убедиться, что все разветвленные транзисторы отключены, V _CE(SAT) должен быть меньше наименьшего В _БЭ(ВКЛ) последующих транзисторов. Это легко видно, что напряжение питания может быть относительно небольшим, поскольку выход размах напряжения варьируется между В _CE(SAT) включенного транзистора и V _BE(ON) транзисторов следующего каскада.

Затвор серии DCTL

На рисунке ниже показаны три транзистора, соединенные последовательно, чтобы сформировать вентиль И-НЕ. для положительных входных сигналов A, B и C. Если какой-либо из трех транзисторов выключен, выходное напряжение на D будет напряжением питания ( В _CC ) в ненагруженном состоянии. В нагруженных условиях напряжение на D будет зависеть на резисторе R _L и V _БЭ(ОН) транзистор следующей ступени. Когда все три транзистора открыты, потенциал на D будет ближе к земле, чем в предыдущем случае, и будет сумма V _CE(SAT) Q ₁ , Q ₂ и Q ₃ последовательно. Следовательно, Основным недостатком этой конфигурации является необходимость убедитесь, что транзистор следующей ступени будет закрыт, когда все три транзистора находятся на. Сумма трех В _CE(SAT) последовательно должно быть меньше чем В _BE(ON) транзистора следующей ступени. Одно средство для этого нужно поставить больше базового привода на Q ₁ , Q ₂ и Q ₃ , тем самым рисуя их дальнейшее насыщение и снижение сопротивления насыщения.

Ворота DCTL серии

.

DCTL Параллельный вентиль

На рисунке ниже показан параллельный вентиль DCTL, который на самом деле был ранее считается «инверторным» каскадом с тремя транзисторами, имеющими отдельные входы вместо одного транзистора. Очевидно, что эта конфигурация схема NOR. Если какой-либо вход любого из трех транзисторов имеет высокий уровень, его коллектор будет потреблять ток через нагрузочный резистор, в результате чего на выходе идти низко.

Параллельный шлюз DCTL.

Недостатки DCTL

Current Hogging
Одной из наиболее нежелательных особенностей DCTL является то, что обычно называют токосъем, и это явление возникает из-за распространения в В _БЭ(ВКЛ) различных управляемых (разветвленных) транзисторов. Нет двух транзисторы всегда будут иметь одинаковые входные характеристики, и это всегда желательно использовать транзисторы с как можно меньшим разбросом производства на В _БЭ(ВКЛ) .

Если транзисторы Q ₁ , Q ₂ , и Q ₃ на рисунке ниже (вид A) имеют входные характеристики как показано на рисунке ниже (вид Б), совершенно ясно, что выходное напряжение размах В ₀ транзистора Q ₀ будет определяется V _{CE (SAT)} из Q ₀ и В _BE(ON) одного из разветвляющих транзисторов. На рисунке ниже (вид B) показано, что напряжение В ₀ будет определяться В _БЭ(ОН) из Q ₃ , который потребляет больше тока от R ₀ , чем любой Q ₂ или Q ₁ . Вполне возможно, что неравные токи, требуемые разветвляющими транзисторами, могут привести к некоторым устройство потребляет больше тока и, таким образом, голодает другие транзисторы, что может не получить достаточного базового драйва, чтобы насытить их, а в некоторых случаях даже повернуть их вообще.

Инвертор DCTL, управляющий разветвлением трех ворот. (А) Цепь. (B) Входные характеристики транзисторов разветвления.

Проблема перекрестных помех или шума
В любой высокоскоростной системе импульсы с быстрым разность потенциалов в системе заземления в основном из-за индуктивности заземления. Эти напряжения могут мешать стабильной работе системы. Системы DCTL очень чувствительны к этим шумовым напряжениям, потому что рабочее и сигнальное напряжения в этих системах, естественно, низкие. Если несколько транзисторов на одном конце системы заземления включены, результирующий импульс, генерируемый в наземной системе, может дать положительный или отрицательный импульс (в зависимости от полярности), что может привести к неисправности включение или выключение других транзисторов дальше по земле система. Одним из решений является установка транзисторов очень близко друг к другу, тем самым сводя к минимуму индуктивность заземления. Помимо шума от земли, DCTL также уязвим к шуму в источниках питания и постороннему шуму, возникающему при подключении ведет. Из различных логических схем DCTL имеет один из самых низких запасов по шуму, обычно от 0,1 В при 125°C до примерно 0,2 В при комнатной температуре, в зависимости от разветвление и включен или выключен транзистор.

Преимущества DCTL

Несмотря на серьезные ограничения, DCTL по-прежнему имеет несколько желательных функции. Поскольку колебания напряжения малы, транзисторы можно использовать с относительно низким рейтингом пробоя. Дело в том, что используется только одно напряжение питания – очень удобная функция. Поскольку используются низкие напряжения, иногда всего 3 вольта, рассеиваемая мощность как в резисторах, так и в транзисторах довольно низкий. Хотя системы DCTL дороговизна по количеству используемых транзисторов, отсутствие элементы межкаскадной связи, различные размеры резисторов, фиксирующие диоды, и многие напряжения питания делают их относительно простыми.

Транзисторная логика с прямой связью (DCTL)

7 марта 2019 г. 5 марта 2019 г. Транзисторная логика с прямой связью (DCTL) также называется схемой интегрированной логики инжекции (I ² C). Он вообще не использует резисторы смещения и нагрузки! Резисторы требуют много энергии и места на микросхеме. Следовательно, их устранение приводит к цепям с более высокой плотностью, работающим при значительно меньшей мощности. Из-за его высокой скорости и меньшего рассеивания мощности, используется в больших компьютерах. Такие схемы также используются там, где важна высокая плотность упаковки, например, в цифровых наручных часах. I ^{2 Микросхемы} L способны рассеивать микроваттную мощность, но при этом могут обеспечивать большие токи, когда это необходимо для управления светодиодными дисплеями. Еще одна особенность I ² L (встроенная логика впрыска) заключается в простоте изготовления.

Конфигурация DTCL аналогична RTL, за исключением того, что базовые резисторы отсутствуют. На рис. 1 показана схема положительного вентиля NOR DCTL с веером на входе M = 3 и разветвлением на выходе N = 3,9.0003

Мы можем легко убедиться, что схема на рисунке 1 работает как положительный вентиль ИЛИ-ИЛИ. Сначала рассмотрим случай, когда все входы находятся в состоянии 0. Пусть каждый вход транзистора подается из предыдущего состояния, которое является насыщенным транзистором Qp. Тогда вход транзистора определяется выражением

. Но для насыщенного кремниевого транзистора это напряжение V _CE,sat составляет 0,2 вольта, а напряжение включения

. Тогда запас по шуму довольно мал и составляет всего (0,5-0,2) = 0,3 вольта. Этот запас по шуму такой же, как и у RTL положительного вентиля ИЛИ-НЕ. Транзистор Q1 потребляет пренебрежимо малый ток. Следовательно, выпуск в точке Y имеет тенденцию возрастать до V _CC приводит к насыщению разветвленных транзисторов. Таким образом, выходное напряжение на Y фиксируется на уровне V _BE,sat = V(1) = 0,8 вольт (для кремния). Таким образом, мы обнаруживаем, что при всех входах в низком состоянии выход находится в высоком состоянии V (1). Однако это высокое состояние невелико, составляет всего 0,8 вольта и не зависит от V _CC .

Далее по крайней мере один вход, скажем, V1 находится в высоком состоянии. Это происходит, когда транзистор Qp, управляющий транзистором Q1, закрыт. Этот высокий вход приводит к насыщению Q1, в результате чего выход Y становится равным 9.0003

. Точно так же, когда более одного входа находятся в высоком состоянии, выход Y остается в низком состоянии. Таким образом, схема реализует функцию ИЛИ-НЕ.

Работа схемы интегрированной логической схемы впрыска

I ² L Логическая схема НЕ-ИЛИ показана на рис. 2. Здесь транзисторы Q1 и Q2 действуют как источники тока на базы транзисторов Q3 и Q4 соответственно.

Если вход A становится низким, ток на базу Q2 будет закорочен на землю, что приведет к отключению Q2. Вход B управляет Q4 аналогичным образом.

Если A высокий, базовый ток, протекающий к Q2, включит его, делая выход C низким. То же самое было бы в случае, когда B высок.

Очевидно, что выход будет высоким только тогда, когда оба входа A и B будут низкими.

Выход будет низким, когда A или B или оба имеют высокий уровень, т. е. логическая функция НЕ-ИЛИ.

Ограничение транзисторной логики с прямой связью (DCTL)

1. Обратные токи насыщения всех разветвленных транзисторов суммируются в резисторе R _c который является общим для всех коллекторных цепей всех транзисторов. При высоких температурах I _СВО может стать достаточно большим, падение напряжения I _СВО . R _c может стать довольно большим, а выходное напряжение на Y может стать слишком низким, чтобы привести разветвленные транзисторы в состояние насыщения.
2. С V _CC >>V _CE,sat и V _CC >>V _BE,sat прямая связь приводит к току базы, почти равному току коллектора. Для транзистора, находящегося глубоко в области насыщения, возникает очень большая накопленная база, заряд, что приводит к снижению скорости переключения.
3. Уровни напряжения довольно низкие, шаг выходного напряжения составляет всего около 0,6 В для кремниевых транзисторов. Следовательно, шумовые пики могут вызвать ложное срабатывание.
4. Базы всех транзисторов разветвления соединены вместе. Но входные характеристики этих транзисторов никогда не бывают идентичными. Для разветвления N = 3 пусть Q4, Q5 и Q6 будут транзисторами разветвления. Для данного I _B , если V _BE Q4 намного ниже, чем у Q5 и Q6, тогда Q4 будет потреблять большую часть базового тока, в то время как Q5 или Q6 могут даже не перейти в состояние насыщения. Чтобы преодолеть это ограничение, транзисторы DTCL должны иметь (i) очень низкое значение I _CBO (ii) максимально допустимая разница между V _BE,sat и V _CE,sat (iii) малое время хранения и большой h _FE и (iv) очень похожие входные характеристики.