Транзистор схема включения: СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА

Основные схемы включения транзисторов

Транзистор, как полупроводниковый прибор, имеющий три электрода (эмиттер, базу, коллектор), можно включить тремя основными способами (рис. 1 — 6).

1. Схемы включения транзисторов структуры N-P-N
2. Схемы включения транзисторов структуры P-N-P
3. Применение схем включения транзисторов
4. Схемы включения полевых транзисторов
5. Схемы составных транзисторов

Как известно, входной сигнал поступает на усилитель по двум проводам; выходной сигнал отводится также по двум проводам. Следовательно, для трех-электродного усилительного прибора при подаче входного и съеме выходного сигнала по двум проводам один из электродов будет непременно общим.

Соответственно тому, какой из электродов в схеме включения транзистора будет являться общим, различают три основные схемы включения: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ).

Схемы включения транзисторов структуры N-P-N

Рис. 1. Схема включения N-P-N транзистора с общим эмиттером (ОЭ).

Рис. 2. Схема включения N-P-N транзистора общим коллектором (ОК).

Рис. 3. Схема включения N-P-N транзистора с общей базой (ОБ).

Практические варианты схем включения транзисторов структуры п-р-п и р-п-р приведены на рисунках 1-6. Как следует из сопоставления рисунков, схемы эти идентичны и различаются лишь полярностью подаваемого напряжения.

Для определения входного (RBх.) и выходного (RBыx.) сопротивления каждой из схем включения, а также коэффициентов усиления по току (К,), напряжению (Ки) и мощности (КР=К|ХКи) расчетные и экспериментальные значения и формулы приведены в следующих таблицах:

Таблица с формулами приведена для приближенных расчетов, а для первоначальной, первичной оценки и сравнения свойств основных схем включения транзисторов предназначена вторая таблица с численными оценками.

Обозначения в таблице следующие:

• RH — сопротивление нагрузки;
• R3 — сопротивление эмиттера или отношение изменения напряжения на эмиттерном переходе к изменению тока эмиттера в режиме короткого замыкания в выходной цепи по переменному току;
• RB — сопротивление базы или отношение изменения напряжения между эмиттером и базой к изменению тока коллектора в режиме холостого хода входной цепи по переменному току;
• а — коэффициент усиления по току для схемы с общей базой;
• р — коэффициент усиления по току для схемы с общим эмиттером.

Схемы включения транзисторов структуры P-N-P

Рис. 4. Схема включения P-N-P транзистора с общим эмиттером (ОЭ).

Рис. 5. Схема включения P-N-P транзистора с общим коллектором (ОК).

Рис. 6. Схема включения P-N-P транзистора с общей базой (ОБ).

Применение схем включения транзисторов

Наиболее часто в практических схемах используют режим включения транзистора с общим эмиттером (как обладающий наибольшим коэффициентом усиления по мощности).

Эмиттерные повторители (схемы с общим коллектором) применяют для согласования высокого выходного сопротивления источника сигнала с низким входным сопротивлением нагрузки. Для построения высокочастотных усилителей (имеющих низкое входное сопротивление) используют схемы с общей базой.

В зависимости от наличия, полярности и величины потенциалов на электродах транзисторов различают несколько режимов его работы:

• Насыщение — транзистор открыт, напряжение на переходе К— Э минимально, ток через переходы максимален;
• Отсечка — транзистор закрыт, напряжение на переходе К — Э максимально, ток через переходы минимален;
• Активный — промежуточный между режимом насыщения и отсечки;
• Инверсный — характеризуется подачей на электроды транзистора обратной (инверсной) полярности рабочего напряжения.

В переключательно-коммутирующих схемах, имеющих только два состояния: включено (сопротивление ключевого элемента близко к нулю) и выключено (сопротивление ключевого элемента стремится к бесконечности), используются режимы насыщения и отсечки.

Активный режим широко применяют для усиления сигналов. Инверсный режим используют достаточно редко, поскольку улучшить показатели схемы при таком включении транзистора не удается.

Для того чтобы без расчетов первоначально оценить величины RC-элементов, входящих в состав схем (рис. 1, 2, 4, 5), можно принять величину сопротивления в коллекторной (эмиттерной) цепи равной нескольким кОм, а величину сопротивления в цепи базы в 30…50 раз большим.

При этом напряжение на коллекторе (эмиттере) должно быть равно половине напряжения питания. Для схемы с общей базой (рис. 3, 6) величина сопротивления R3, обычно не превышает 0,1… 1 кОм, величина сопротивления R2 составляет несколько кОм.

Величины реактивных сопротивлений конденсаторов С1 — C3 для наиболее низких частот, которые требуется усилить, должны быть примерно на порядок ниже соединенных с ними активных сопротивлений R1 — R3 (рис.

1 — 6).

В принципе, величины этих емкостей можно было бы выбрать со значительным запасом, но в этом случае увеличиваются габариты переходных конденсаторов, их стоимость, токи утечки, длительность переходных процессов и т.д.

В качестве примера приведем таблицу для быстрого определения величины реактивного сопротивления конденсаторов для нескольких частот:

Напомним, что реактивное сопротивление конденсатора Хс, Ом, можно вычислить по формуле:

Для постоянного тока реактивное сопротивление конденсаторов стремится к бесконечности. Следовательно, для усилителей постоянного тока (нижняя граничная частота усиления равна нулю) переходные конденсаторы не требуются, а для разделения каскадов необходимо предусматривать специальные меры.

Конденсаторы в цепях постоянного тока равносильны обрыву цепи. Поэтому при построении схем усилителей постоянного тока используют схемы с непосредственными связями между каскадами.

Разумеется, в этом случае необходимо согласование уровней межкаскадных напряжений.

При усилении переменного тока в цепи нагрузки усилительных каскадов зачастую используют индуктивные элементы. Отметим, что реактивное сопротивление индуктивностей растет с увеличением частоты.

Соответственно, с изменением сопротивления нагрузки от частоты, растет и коэффициент усиления такого каскада.

Схемы включения полевых транзисторов

Помимо биполярных транзисторов широкое распространение приобрели более современные элементы — полевые транзисторы (рис. 7—9).

Рис. 7. Схема включения полевого транзистора с общим истоком (ОИ).

Рис. 8. Схема включения полевого транзистора с общим стоком (ОС).

По аналогии со схемами включения биполярных транзисторов полевые включают с общим истоком, общим стоком и с общим затвором.

Рис. 9. Схема включения полевого транзистора с общим затвором (ОЗ).

Основные расчетные соотношения для этих схем включения полевых транзисторов приведены в таблице:

где:

• S — крутизна характеристики полевого транзистора, мА/В;
• R, — внутреннее сопротивление транзистора.

Ориентировочно величина R1 (рис. 7—9) может быть от нескольких Ом до единиц МОм, а R2 — несколько кОм. Отметим, что, как и для биполярных транзисторов, полевые также допускают работу с отсечкой, с насыщением; активный и инверсный режимы.

Схемы составных транзисторов

Для увеличения коэффициента передачи по току биполярного транзистора используют «составные» транзисторы, включаемые по схеме Дарлингтона (рис. 10—13).

Общий их коэффициент усиления несколько отличается от произведения коэффициентов усиления каждого из транзисторов. Одновременно ухудшается температурная стабильность схемы.

Рис. 10. Схема составного транзистора из двух кремниевых структуры N-P-N.

Рис. 11. Схема составного N-P-N транзистора из трех кремниевых структуры N-P-N. 

Рис. 12. Схема составного N-P-N транзистора из двух кремниевых структуры N-P-N и P-N-P. 

Рис. 13. Схема составного P-N-P транзистора из двух кремниевых структуры P-N-P и N-P-N.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Схемы включения транзисторов – Ремонт220

Статьи

Автор Светозар Тюменский На чтение 3 мин. Просмотров 3.9k. Опубликовано 10 марта Обновлено 19 ноября

Что такое транзистор более или менее представляют практически все, кому довелось иметь дело с различными электроприборами, особенно – созданием и починкой этих самых приборов. Однако правильно подключить транзистор может не каждый. Тем более что подключать их следует согласно одной из нескольких схем.

Прежде чем перейти непосредственно к включению, давайте вспомним, чем различаются два типа приборов, о которых пойдет речь в статье – биполярные и полевые транзисторы.

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, в котором к трем последовательно расположенным слоям полупроводника подключены электроды.

Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, ток которого изменяется под воздействием электрического поля, которое создается на затворе благодаря напряжению. В полевом транзисторе используются заряды только одного типа, что существенно отличает его от биполярного транзистора.
В сегодняшней статье мы рассмотрим схемы включения биполярного и полевого транзистора. И в том, и в другом случае существуют три основные схемы. О достоинствах и недостатках каждой из них скажем отдельно.

Содержание

1. Схемы включения биполярного транзистора
2. 1. Схема с общим эмиттером.
3. 2. Схема с общей базой.
4. 3. Схема с общим коллектором.
5. Схема включения полевых транзисторов

Схемы включения биполярного транзистора

1. Схема с общим эмиттером.

Считается, что подобная схема позволяет получить наибольшее усиление по мощности, а потому именно она наиболее распространена. Еще одним преимуществом является удобство питания от одного источника. На коллектор и базу идет подача питающего напряжения одного знака. Из недостатков следует отметить более низкие температурные и частотные свойства. Усиление в схеме с общим эмиттером будет снижаться при повышении частоты. Да и каскад при усилении будет вносить искажения, зачастую – значительные.

2. Схема с общей базой.

Подобный план включения значительного усиления не даст, зато обладает температурными и частотными свойствами. В этом его преимущество перед предыдущей схемой. Правда применяется он не так часто. Как и в схеме с общим эмиттером, здесь такой же коэффициент усиления напряжения. И входное сопротивление в десятки раз ниже. Плюс ко всему, такая схема вносит намного меньше искажений при усилении, чем первая.

3. Схема с общим коллектором.

Иначе ее еще называют эмиттерным повторителем. Главная особенность подобной схемы в том, что в ней очень сильна отрицательная обратная связь. Связано это с тем, что напряжение на входе полностью передается обратно на вход. В такой схеме отсутствует фазовый сдвиг между напряжением входным и выходным. Кстати, именно поэтому она называется эмиттерным повторителем (из-за напряжения). Важным преимуществом такой схемы является очень высокое сопротивление на входе и достаточно небольшое – на выходе.

Схема включения полевых транзисторов

Распространены три схемы включения полевых транзисторов. Первая схема – с общим истоком. Вторая – с общим стоком. Третья – с общим затвором.

Самой распространенной является схема с общим истоком. Она очень похожа на схему биполярного транзистора с общим эмиттером. Очень большое усиление мощности и тока достигается каскадом с общим истоком.

Схема с общим затвором также сравнима с одной из схем биполярных транзисторов, а именно – с общей базой. Усиления тока она не дает, а потому не трудно предположить, что в ней и усиление мощности намного меньше, чем в схеме с общим истоком.

Последняя схема – с общим затвором – имеет достаточно ограниченное применение на практике. Связано это в первую очередь с тем, что каскад общего затвора имеет крайне низкое сопротивление на входе.

Оцените автора

Транзистор как переключатель – Принципиальная схема, работа и применение

В основном транзистор представляет собой тип полупроводникового устройства. Эти устройства состоят из трех рядов клемм. Взаимодействие между двумя терминалами будет происходить таким образом, что в нем образуются два перехода. Эти переходы и клеммы в целом отвечают за генерацию тока, либо разработаны устройства, управляемые током, либо соответствующие устройства, управляемые напряжением. В этой статье ниже обсуждается транзистор как коммутатор, а также его работа и приложения.

Основное приложение, которое часто используется, это устройство, работающее как коммутатор. Основная концепция его функционирования зависит от режимов его работы. Устройство, которое предпочитает низкое значение напряжения постоянного тока, может быть включено или выключено с помощью транзисторов.

В основном, по мере того, как поколения электронных схем претерпевают революцию и улучшаются для лучшей и комфортной жизни, транзисторы играют заметную роль, заменяя себя электронными лампами.

Это приводит к повышению эффективности и уменьшению размера. Основные функциональные возможности транзистора можно наблюдать либо при его использовании для усиления, либо при основном применении в цифровых схемах переключения.

Основная причина использования этого транзистора в качестве переключателя заключается в том, что ток на базе напрямую контролирует ток на коллекторе. Если ток на базе превышает минимальное пороговое значение напряжения, то поведение транзистора похоже на замкнутый переключатель, в противном случае он останется в состоянии открытого переключателя.

Транзистор в качестве переключателя

При подаче смещения на базу транзистора оба типа биполярных переходных транзисторов могут использоваться в качестве переключателей. Области, в которых работа переключателя предпочтительна, – это либо он должен полностью находиться в области, называемой насыщением, либо в рабочей области отсечки. Основная идея использования этих регионов заключается в том, что режим переключения должен быть полностью включен или выключен.

Как работают транзисторы?

Работа транзистора основана на рабочих зонах. В области отсечки базовый ток будет равен нулю. Поскольку вход равен нулю, ток коллектора также будет равен нулю за счет поддержания максимального напряжения на коллекторе.

Это для транзистора N-P-N, тогда как для транзистора P-N-P значение напряжения на эмиттере должно быть отрицательным. Поскольку в этом состоянии нет потока носителей, ширина области, называемой истощением, увеличивается, указывая на то, что в этом состоянии не видно никакого потока. Этот тип области называется областью отсечки.

Следующим условием, при котором работает переключатель, является насыщение. Здесь токи на базе и коллекторе максимальны, а напряжение на коллекторе поддерживается минимальным. Это рабочее состояние заставляет транзистор работать в полностью открытом режиме. Это для транзистора N-P-N, тогда как для P-N-P значение напряжения эмиттера должно оставаться положительным по отношению к напряжению базы.

Эта работа транзистора известна как однополюсный одноходовой (SPST). Это указывает на то, что при подаче нуля сигнала на базу транзистор будет включен, в противном случае он будет выключен.

Транзистор N-P-N в качестве переключателя

После подачи напряжения на область основания, на его основе, выполняется операция переключения. Как и в случае с диодом, существует напряжение включения. Между областью эмиттера и базы приложенное напряжение должно достигать напряжения включения. Если он пересекает его, говорят, что транзистор включен, в противном случае – выключен.

Когда транзистор находится в состоянии ON, генерируемый ток имеет тенденцию течь от источника к нагрузке. Нагрузкой может быть либо светодиод, либо резистор, нагрузка зависит от требований.

Транзистор P-N-P в качестве переключателя

Условия работы транзисторов P-N-P и N-P-N различаются в зависимости от приложения положительного или отрицательного напряжения. Но критерии операции остаются прежними. Если он находится во включенном состоянии, наблюдается протекание тока, в противном случае он выключен.

Здесь нагрузка подключается к соответствующему заземлению транзистора, а затем транзистор P-N-P переключает питание. В этом случае клеммная база соединена с землей

Выше приведено основное применение транзистора в качестве переключателя для транзисторов с биполярным переходом P-N-P и N-P-N.

Применение

Применение транзистора в качестве переключателя:

1. Наиболее часто используемое практическое применение, которое используется для транзистора в качестве переключателя, – это работа светодиода.
2. Работой реле можно управлять, внося необходимые изменения в схему, чтобы любое внешнее устройство подключалось по отношению к реле и управлялось.
3. Двигатели постоянного тока можно контролировать и контролировать с помощью этой концепции транзисторов. Это приложение используется для включения и выключения двигателя. Изменяя значения частот транзистора, можно изменять скорость двигателя.
4. Одним из примеров таких выключателей является лампочка. Это облегчает включение света при ярком освещении и отключение при наступлении темноты. Это делается с помощью светозависимого резистора (LDR).
5. С помощью этого метода переключения можно контролировать компонент, называемый термистором, который измеряет температуру окружающей среды. Термистор называется резистором. Это сопротивление имеет тенденцию увеличиваться, когда измеряемая температура низкая, и наблюдается уменьшение сопротивления, когда измеряемая температура высокая.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о MCQ для транзисторов и MCQ для смещения транзисторов.

В практическом мире существует множество применений реле, двигателей и т. д. В каждом практическом занятии важную роль играет переключение устройств. Это может быть либо переменная подача, либо постоянная подача. В настоящее время в вопросе обеспечения комфортного и безопасного проживания при проектировании систем автоматизации или систем обнаружения пожара этот способ коммутации устройств играет главенствующую роль. Можете ли вы объяснить основную цель использования реле в схемах автоматики?

Компоненты электроники: использование транзистора в качестве переключателя Обычно транзисторы в электронной схеме используются в качестве простых переключателей. Короче говоря, транзистор проводит ток по пути коллектор-эмиттер только тогда, когда к базе приложено напряжение. Когда базовое напряжение отсутствует, переключатель выключен. Когда базовое напряжение присутствует, переключатель включен.

В идеальном переключателе транзистор должен находиться только в одном из двух состояний: выключен или включен. Транзистор закрыт, когда напряжение смещения отсутствует или когда напряжение смещения меньше 0,7 В. Переключатель включен, когда база насыщена, поэтому ток коллектора может протекать без ограничений.

Это схематическая диаграмма схемы, в которой транзистор NPN используется в качестве переключателя, который включает или выключает светодиод.

Посмотрите на эту схему покомпонентно:

• Светодиод: Стандартный красный светодиод диаметром 5 мм. Этот тип светодиодов имеет падение напряжения 1,8 В и рассчитан на максимальный ток 20 мА.

• R1: Этот резистор 330 Ом ограничивает ток через светодиод, чтобы предотвратить его перегорание. Вы можете использовать закон Ома, чтобы рассчитать количество тока, которое позволит протекать через резистор. Поскольку напряжение питания +6 В, а на светодиоде падает 1,8 В, напряжение на резисторе R1 будет 4,2 В (6 – 1,8). Разделив напряжение на сопротивление, вы получите силу тока в амперах, приблизительно 0,0127 А. Умножьте на 1000, чтобы получить силу тока в мА: 12,7 мА, что значительно ниже предела в 20 мА.

• Q1: Это обычный транзистор NPN. Здесь использовался транзистор 2N2222A, но подойдет практически любой NPN-транзистор. R1 и светодиод подключены к коллектору, а эмиттер подключен к земле. Когда транзистор открыт, ток течет через коллектор и эмиттер, зажигая светодиод. Когда транзистор выключен, транзистор действует как изолятор, и светодиод не горит.

• R2: Этот резистор номиналом 1 кОм ограничивает ток, протекающий через базу транзистора. Вы можете использовать закон Ома для расчета тока в базе. Поскольку переход база-эмиттер падает примерно на 0,7 В (так же, как диод), напряжение на резисторе R2 составляет 5,3 В. Разделив 5,3 на 1000, мы получим ток 0,0053 А, или 5,3 мА. Таким образом, ток коллектора 12,7 мА (I _CE ) управляется базовым током 5,3 мА (I _BE ).

• SW1: Этот переключатель определяет, может ли ток течь к базе.