Как работает транзистор?
- Подробности
- Категория: Начинающим
- Опубликовано 29.11.2013 14:41
- Автор: Admin
- Просмотров: 46740
Транзисторы – это радиоэлектронные компоненты из полупроводникового материала, которые предназначены для преобразований, усилений и генерации электрических колебаний.
Но всё же, как работает транзистор? Говоря простым языком с помощью транзистора можно управлять током. Транзисторами называются любые устройства, которое способно имитировать главные его свойства, а именно – изменять сигнал между двумя разными типами состояний при изменениях сигнала на управляющем электроде.
Транзисторы бывают двух типов:
- полевые;
- биполярные.
Материалами изготовления служат германий и кремний, но при добавлении примесей способность проводить ток возрастает. Нужно рассмотреть оба типа транзисторов, для того чтобы понять как работает транзистор? На рисунке представлены три области p-n-p или n-p-n из которых состоит любой биполярный транзистор.
Структура транзистора
В биполярных транзисторах носители зарядов двигаются от эмиттера к коллектору. База отделяется от коллектора и эмиттера p-n переходами. Протекает ток через транзистор лишь при инжектировании носителей заряда через p-n переход из эмиттера в базу. Находясь в базе, они начинают становиться неосновными носителями заряда и достаточно легко проникают через p-n переходы. Управление током между коллектором и эмиттером осуществляется за счет изменения напряжения между базой и эмиттером.
Конструкция транзистора
Как работает транзистор в цепи электрического тока?
Основной принцип работы транзистора заключается в управлении электрическим током с помощью незначительного тока являющегося своего рода управляющим током. В полевых транзисторах носители зарядов движутся к коллектору от эмиттера через базу. Существует канал, в легированном проводнике находясь в промежутке между нелегированной подложкой и затвором.
Таким образом, вся ширина канала ограничивается пространством между областью обеднения и пространством между подложкой. Напряжение, прикладываемое к затвору, уменьшает или увеличивает область обеднения, и тем самым ширину самого канала, контролируя при этом ток.
Многие начинающие радиолюбители не так представляют себе принцип работы транзистора. Они думают, что транзистор способен усилить мощность источника питания, но это далеко не так. Важно понимать, что транзистор управляет большим током коллектора с помощью маленького тока протекающего через базу. Здесь речь идет скорее всего об управлении чем об усилении.
Схема подключение транзистора
Схема состоит из двух электрических цепей :
- цепь эмиттера;
- цепь коллектора;
В цепи эмиттера протекает незначительный ток, который управляет током коллектора.
На выходе мы получаем “копию” тока эммитера но усиленного в несколько раз.
Интересное видео о принципе действия транзистора
- < Назад
- Вперёд >
Добавить комментарий
Режим работы транзистора в схеме усилительного каскада
Главная » Транзисторы
Режим работы транзистора в схеме усилительного каскада
Различают пять основных режимов работы транзистора: A, B, AB, C, D. В зависимости от величин постоянной составляющей входного тока ( от положения рабочей точки покоя О) транзистор может работать без отсечки и с отсечкой тока.
Рисунок -Положение рабочей точки при различных режимах работы усилителя При отсечке, ток коллектора протекает только в течение части периода входного сигнала.
Режим класса А.
Ток выходной цепи существует в течение всего периода сигнала.
- Достоинства: Малые нелинейные искажения, поскольку входной сигнал присутствует на линейном участке сквозной (входной) Возможность применения как однотактных, так и в двухтактных каскадах усиления сигналов любой формы.
- Недостатки: Низкий КПД из-за большого среднего тока , как при наличии, так и при отсутствии сигнала.
Режим А чаще всего используется в каскадах предварительного усиления.
Режим класса B. Ток выходной цепи существует в течение половины периода входного сигнала.
- Достоинства: Высокий КПД. Высокое использование Т по току и напряжению.
- Недостатки: Высокий коэффициент гармоник.
Режим В чаще используется в УМ, построенных по двухтактной схеме.
Режим класса АB. В отличие от режима B рабочая точка находится в начале нелинейного участка сквозной (входной) характеристики.
В отличие от режима класса B в режиме класса AB уменьшается коэффициент гармоник.
Режим класса С. Рабочая точка покоя располагается левее точки пересечения сквозной (входной) характеристики с осью абсцисс. Используется в резонансных усилителях, в умножителях частоты, а также для усиления одномерных импульсных сигналов. Ток выходной цепи отсутствует при отрицательной полуволне входного сигнала и при его малых уровнях. Применение двухтактной схемы не позволяет получить выходной сигнал той же формы, что и выходной.
Режим класса Д (или ключевой режим). В этом режиме усилительный элемент находится в одном из двух состояний: или полностью открыт, или полностью заперт. Потери энергии при этом минимальны, КПД100%, по пропорциональности между входящими и выходящими сигналами нет.
Перевод транзисторов с класса “А” в класс “АВ” увеличивает коэффициент гармонических искажений в четыре раза, в результате коэффициент усиления (без ООС) возрастает на 10-15Дб, что уменьшает частоту среза на две октавы.
Режимы работы усилителя в классе «АВ» и «В» имеют общие недостатки – это переходные искажения первого порядка, которые имеют S – образную форму, на малом уровне сигнала.
Чем ниже уровень сигнала, тем больше искажений. Такие усилители всегда хочется «врубить» по громче, чтобы как можно полнее (никогда не получится) почувствовать мощь и динамику музыкального произведения. К тому же, режимы работы транзисторов в классе «АВ» и «В» выдают негативные искажения сигнала, которые простираются до 11 гармоники и вызывают феномен «транзисторного» звука
Существует разновидность усилителей мощности класса “А” – класс “А+”. При этом низковольтные транзисторы работают в “А”, а высоковольтные управляются величиной входного сигнала (класс “В” или “АВ”). Фильтром искажений является источник питания класса “В” или “АВ”. Степень искажений зависит от разницы напряжения питания высоковольтных и низковольтных транзисторов, и приблизительно составляет 0.003%. КПД таких усилителей значительно выше, чем в классе “А”, но общие искажения имеют гармоники высоких порядков, что придаёт звуку “жесткость”.
Усилители мощности класса “АА” имеют очень низкий уровень искажений около 0.
0005%, но порядок гармоник также высок. Специальная мостовая схема связывает усилитель напряжения класса “А” с стабилизирующим усилителем тока.
В результате длительных экспериментов некоторые эксперты пришли к мнению, что мощные спаренные транзисторы включённые однотактным повторителем мощности, максимально чётко контролируют любые АС (в акустически сложные помещениях) и обладают несущественными гармоническими искажениями сигнала низких порядков. Однако для высококачественного усиления напряжения (любые транзисторы, в любом режиме работы) непригодны, так как они имеют высокий спектр искажений гармонических составляющих, что окрашивает звук в металлический оттенок.
Классы усиления транзисторных усилительных каскадов
КПД усилителей, работающих в классе А
Новые режимы работы (классы) А+, Super A, New class A, MOS, class AA
Режимы работы биполярного транзистора
O сохранении качества сигнала при цифровой обработке
Классы AB и В работы двухтактного каскада
Методы задания начального режима работы транзистора
Рабочие режимы усилительных элементов
Что такое транзистор? | Принципы работы транзисторов
В этой статье мы познакомим вас с электронным компонентом под названием транзистор.
Хотите верьте, хотите нет, но в вашем телефоне сотни тысяч транзисторов. Ваш компьютер имеет миллионы! Не будет преувеличением сказать, что жизнь сегодня была бы совсем другой, если бы не был изобретен транзистор.
Название происходит от слияния двух слов передача и резистор , чтобы стать переходным резистором .
Сократите 2 слова и получите транзистор .
Итак, из названия следует, что транзистор каким-то образом выполняет какую-то передачу сопротивления. Позже мы подробнее рассмотрим эту концепцию.
Транзистор — это электронный компонент, используемый в различных схемах и используемый для усиления или переключения электронных сигналов и электроэнергии.
Существует множество различных типов транзисторов, каждый из которых имеет свой электронный символ.
Вот лишь некоторые из них:
— BJT или биполярный переходной транзистор
— другой распространенный транзистор — FET или полевой транзистор
— также UJ T или однопереходный транзистор
Что такое полупроводник?
Транзистор — это полупроводниковый прибор.
ОК… так что же такое полупроводник?
Проще говоря, полупроводник не является хорошим проводником, но и не является хорошим изолятором. Это где-то посередине.
Все слышали о Кремниевой долине .
Итак, Silicon — это полупроводник, а Силиконовая долина является домом для большого количества изобретателей и производителей, специализирующихся на кремниевых транзисторах и интегральных микросхемах.
Большинство транзисторов сделаны из кремния. Небольшой процент транзисторов изготовлен из германия, который является еще одним полупроводниковым материалом.
Что означают буквы N и P ?Базовый транзистор состоит из 3 кусков кремния, соединенных между собой.
Как упоминалось ранее, существует множество различных типов транзисторов.
В этой статье мы сосредоточимся на транзисторе с биполярным переходом, который, вероятно, является наиболее распространенным.
Теперь хороший вопрос: что означают буквы N и P?
Первым этапом изготовления транзистора является процесс изменения проводящих свойств полупроводника путем введения в его структуру примесей. Этот процесс изменения проводимости называется Допинг .
Проще говоря, кусочек сэндвича P более положительный, а кусочек сэндвича N более отрицательный из-за легирования.
Транзистор с биполярным соединением
Хорошо… теперь мы знаем, что транзистор — это, по сути, сэндвич, состоящий из 3 кусков полупроводникового материала, легированного для того, чтобы сделать P фрагментов более положительными, а N фрагментов — более отрицательными.
Давайте поближе познакомимся с BJT.
Существует 2 типа BJT. Им даются имена, основанные на содержании легирующих элементов полупроводниковых элементов в каждом из них.
Один называется NPN , а другой называется PNP . Каждый имеет свой электронный символ.
К каждому куску бутерброда подключен терминал, и каждому терминалу дано имя. Названия: Излучатель, База и Коллектор.
Мы намеренно избегаем теории транзисторов, включая концепции ковалентной связи, зоны истощения и смещения, поскольку существует бесконечное количество веб-сайтов, где вы можете получить эту информацию, если вам это интересно.
Вот вам пара советов….
Стрелка всегда является частью соединения Emitter/Base.
Типы можно определить по направлению стрелки.
Применение транзисторов Транзистор в качестве усилителя Если мы посмотрим на управление большим напряжением с помощью малого напряжения, мы можем сказать, что выполняем усиление.
Транзистор может это сделать.
Способность транзистора действовать как переключатель или выполнять передачу сопротивления делает его очень полезным компонентом в промышленных приложениях.
Давайте посмотрим, как работает транзистор в качестве переключателя.
Переключающая часть транзистора находится между коллектором и эмиттером.
Переключатель управляется изменением напряжения между Базой и Эмиттером.
Если входное напряжение равно 0 вольт, переключатель разомкнут, сопротивление бесконечно, а выходное напряжение равно +10 вольт.
Если входное напряжение равно +10 вольт, переключатель замкнут, сопротивление равно нулю, а выходное напряжение равно 0 вольт.
Транзисторный радиоприемникСуществует бесчисленное множество применений транзисторов.
Одним из применений, оказавших огромное влияние, было изобретение транзисторного радиоприемника.
До появления транзисторов радиоприемники представляли собой громоздкие предметы мебели, заполненные электронными лампами, обеспечивающими необходимое усиление звука.
После изобретения транзистора звуковые сигналы теперь могли воспроизводиться крошечными транзисторами.
Итак, транзисторный радиоприемник стал портативным и совсем маленьким.
Применение транзисторов в промышленности Бесконтактный переключательТранзисторы также используются в промышленности.
Например, традиционные концевые выключатели заменяются активными датчиками приближения.
Выход активного датчика приближения представляет собой транзисторный переключатель. Активный бесконтактный переключатель не имеет движущихся частей и не подвержен износу или поломке.
Модули вывода ПЛК Включение транзисторов в модули вывода ПЛК — еще один пример применения транзисторов в промышленности.
Выходные модули ПЛК теперь имеют транзисторные выходные схемы.
Ранние ПЛК использовали релейное переключение для управления нагрузками.
Вместо управления реле модуль ПЛК может управлять устройством вывода с помощью транзисторного переключателя. Опять же… нет движущихся частей… повышенная надежность и явное преимущество в скорости переключения!
РезюмеХорошо, … давайте рассмотрим то, что мы рассмотрели в этой статье
— Транзисторы — это электронные компоненты, используемые в цепи для управления большим током или напряжением с помощью небольшого напряжения или тока.
— Слово «транзистор» происходит от сочетания двух слов «передача» и «резистор».
– Транзисторы изготовлены из кремния или германия, которые являются полупроводниковыми материалами.
– Полупроводник не является ни проводником, ни изолятором, а чем-то средним.
— Наиболее распространены транзисторы BJT.
– BJT двух типов: NPN и PNP.
– BJT используются для усиления звука и в качестве электронных коммутационных устройств.
Возможно, вы захотите ознакомиться с другими нашими статьями:Если у вас есть какие-либо вопросы о транзисторах и применении транзисторов в промышленности, добавьте их в комментарии ниже, и мы свяжемся с вами менее чем через 24 часа. часы.
У вас есть друг, клиент или коллега, которым может пригодиться эта информация? Пожалуйста, поделитесь этой статьей.
Команда RealPars
Поиск:
Инженер по автоматизации
Опубликовано 21 декабря 2020 г.
Автор Ted Mortenson 21 февраля 2020 г.
Подробная информация о транзисторе
Подробная информация о транзисторе Транзистор в цепи будет находиться в одном из трех состояний
| Индекс Концепции полупроводников Полупроводники для электроники | ||
| Вернуться |
Напряжение база-эмиттер V BE можно рассматривать как управляющую переменную, определяющую работу транзистора. Ток коллектора связан с этим напряжением соотношением Эберса-Молля (иногда называемым уравнением Шокли):
| Индекс Концепции полупроводников Полупроводники для электроники Ссылки Floyd | ||||
| Вернуться |
Вот некоторые полезные «эмпирические правила», которые помогают понять работу транзистора (от Horowitz & Hill):
| Index Reference Концепции полупроводников Полупроводники для электроники | ||
| Вернуться |
| Индекс Концепции полупроводников Полупроводники для электроники Ссылка | ||
| Вернуться |
| Индекс Концепции полупроводников Полупроводники для электроники | ||
| Вернуться |
Нормальная работа транзистора приводит к тому, что ток между коллектором и эмиттером составляет около 99% от общего тока. Пропорциональность β может принимать значения в диапазоне от 20 до 200 и не является константой даже для данного транзистора. Он увеличивается для больших токов эмиттера, потому что большее количество электронов, инжектированных в базу, превышает количество доступных дырок для рекомбинации, поэтому доля, которая рекомбинирует с образованием тока базы, еще больше очерчивается.
| Индекс Концепции полупроводников Полупроводники для электроники | ||
| Вернуться |
Показаны обычные символы, используемые для выражения отношений тока транзистора. Любая схема, которая зависит от определенного значения коэффициента усиления по току β, является неисправной схемой, поскольку это значение варьируется для данного транзистора, а также между разными транзисторами одного и того же типа. |
