Коэффициент усиления по току транзистора. Коэффициент усиления биполярного транзистора: определение, расчет, факторы влияния — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое коэффициент усиления биполярного транзистора. Как рассчитать статический и динамический коэффициент усиления. От чего зависит коэффициент усиления транзистора. Какие факторы влияют на его величину. Как измерить коэффициент усиления на практике.

Содержание

Что такое коэффициент усиления биполярного транзистора

Коэффициент усиления биполярного транзистора — это один из важнейших параметров, характеризующих его усилительные свойства. Он показывает, во сколько раз изменение тока коллектора больше вызвавшего его изменения тока базы.

Различают два основных вида коэффициента усиления транзистора:

Статический коэффициент усиления по току β (бета) — отношение тока коллектора к току базы в заданной рабочей точке.
Динамический коэффициент усиления h21э — отношение приращения тока коллектора к вызвавшему его малому приращению тока базы при фиксированном напряжении коллектор-эмиттер.

Коэффициент усиления является безразмерной величиной и может достигать значений от нескольких десятков до нескольких сотен.

Как рассчитать коэффициент усиления транзистора

Статический коэффициент усиления β рассчитывается по формуле:

β = Iк / Iб

где Iк — ток коллектора, Iб — ток базы.

Динамический коэффициент усиления h21э определяется как:

h21э = ΔIк / ΔIб

где ΔIк и ΔIб — приращения токов коллектора и базы соответственно.

На практике значения статического и динамического коэффициентов усиления обычно близки друг к другу.

Факторы, влияющие на коэффициент усиления транзистора

Величина коэффициента усиления биполярного транзистора зависит от следующих основных факторов:

Тип и структура транзистора
Режим работы (ток коллектора, напряжение коллектор-эмиттер)
Температура кристалла
Частота сигнала
Технологический разброс параметров

Рассмотрим подробнее влияние каждого из этих факторов.

Зависимость коэффициента усиления от типа и структуры транзистора

Различные типы биполярных транзисторов имеют разные диапазоны значений коэффициента усиления:

Маломощные НЧ транзисторы: 50-500
Мощные НЧ транзисторы: 10-100
ВЧ и СВЧ транзисторы: 10-200
Составные транзисторы Дарлингтона: 1000-30000

Структура транзистора (планарная, мезапланарная и др.) также оказывает влияние на максимально достижимое значение коэффициента усиления.

Влияние режима работы на коэффициент усиления

Коэффициент усиления биполярного транзистора существенно зависит от тока коллектора. Типичная зависимость имеет следующий вид:

При малых токах коэффициент усиления растет с увеличением тока
Достигает максимума при некотором среднем значении тока
Снижается при дальнейшем увеличении тока из-за эффектов высокого уровня инжекции

Напряжение коллектор-эмиттер оказывает менее выраженное влияние на коэффициент усиления в активном режиме работы транзистора.

Температурная зависимость коэффициента усиления

С ростом температуры коэффициент усиления биполярного транзистора обычно увеличивается. Это связано с ростом коэффициента инжекции эмиттера и уменьшением ширины базы из-за температурного расширения полупроводника.

Типичный температурный коэффициент составляет 0,5-1% на градус Цельсия. То есть при изменении температуры на 50°C коэффициент усиления может измениться в 1,25-1,5 раза.

Частотная зависимость коэффициента усиления

С ростом частоты сигнала коэффициент усиления биполярного транзистора снижается из-за влияния паразитных емкостей p-n переходов. Это снижение начинается с некоторой граничной частоты fT и составляет 20 дБ на декаду.

Для низкочастотных транзисторов граничная частота составляет единицы-десятки МГц, для высокочастотных может достигать единиц ГГц.

Разброс коэффициента усиления

Из-за технологического разброса параметров коэффициент усиления может существенно отличаться у транзисторов одного типа. Типичный разброс составляет ±50% от номинального значения.

Поэтому при разработке электронных устройств необходимо учитывать возможный разброс коэффициента усиления и обеспечивать стабильность параметров схемы при его изменении в широких пределах.

Как измерить коэффициент усиления транзистора

Существует несколько способов измерения коэффициента усиления биполярного транзистора:

С помощью специальных измерителей параметров транзисторов
Мультиметром со встроенной функцией измерения h21э
По схеме с общим эмиттером, измеряя токи базы и коллектора
Методом вольтметра-амперметра на переменном токе

Наиболее простой способ — использование мультиметра с функцией измерения h21э. Однако следует учитывать, что измерение проводится в фиксированном режиме, который может отличаться от реального режима работы транзистора в схеме.

Использование транзисторов с высоким коэффициентом усиления

Транзисторы с высоким коэффициентом усиления (β > 100) имеют ряд преимуществ:

Позволяют получить большое усиление в одном каскаде
Обеспечивают высокое входное сопротивление усилителя
Снижают потребляемую мощность в цепи базы

Однако при их использовании необходимо учитывать следующие особенности:

Большая чувствительность к изменению температуры и напряжения питания
Сложность стабилизации рабочей точки
Возможность самовозбуждения из-за паразитных обратных связей

Поэтому в ответственных узлах часто используют транзисторы со средним значением коэффициента усиления 50-100, обеспечивающие лучшую стабильность параметров.

Схемы для увеличения коэффициента усиления

Для получения очень высоких значений коэффициента усиления используются специальные схемы включения транзисторов:

Схема Дарлингтона

Состоит из двух транзисторов, соединенных таким образом, что коэффициент усиления равен произведению коэффициентов каждого транзистора:

β = β1 * β2

Это позволяет получить коэффициент усиления до 10000-30000.

Составной транзистор

Аналогичен схеме Дарлингтона, но транзисторы могут быть разной структуры. Позволяет объединить преимущества разных типов транзисторов.

Каскодная схема

Обеспечивает высокий коэффициент усиления при хорошей стабильности за счет глубокой отрицательной обратной связи.

Эти схемы широко применяются в интегральных микросхемах и дискретных устройствах для получения высоких коэффициентов усиления.

Влияние коэффициента усиления на параметры усилителей

Коэффициент усиления транзистора оказывает существенное влияние на характеристики усилительных каскадов:

Коэффициент усиления каскада прямо пропорционален β транзистора
Входное сопротивление усилителя растет с увеличением β
Выходное сопротивление снижается при росте β
Частотные свойства ухудшаются из-за роста паразитных емкостей

При проектировании усилителей необходимо учитывать эти зависимости и выбирать оптимальное значение коэффициента усиления транзисторов.

Заключение

Коэффициент усиления является одним из ключевых параметров биполярных транзисторов, определяющим их усилительные свойства. Его значение зависит от многих факторов и может изменяться в широких пределах.

Правильный выбор транзисторов по коэффициенту усиления и учет его влияния на параметры схемы позволяет создавать эффективные усилительные устройства с оптимальными характеристиками.

Всё о работе транзистора в ключевом режиме

Транзистор — радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, способный от небольшого входного сигнала управлять значительным током в выходной цепи, что позволяет использовать его для усиления, генерирования, коммутации и преобразования электрических сигналов.

Для упрощения рассказа можно представить транзистор в виде переменного резистора. Вывод базы это есть как раз та самая ручка, которую можно покрутить. При этом изменяется сопротивление участка коллектор – эмиттер. Крутить базу, конечно, не надо, может оторваться. А вот подать на нее некоторое напряжение относительно эмиттера, конечно, можно.

Если напряжение не подавать вовсе, а просто взять и замкнуть выводы базы и эмиттера пусть даже и не накоротко, а через резистор в несколько КОм. Получается, что напряжение база – эмиттер (Uбэ) равно нулю. Следовательно, нет и тока базы. Транзистор закрыт, коллекторный ток пренебрежительно мал, как раз тот самый начальный ток. Примерно такой же, как у диода в обратном направлении! В этом случае говорят, что транзистор находится в состоянии ОТСЕЧКИ, что на обычном языке значит, закрыт или заперт.

Противоположное состояние называется НАСЫЩЕНИЕ. Это когда транзистор открыт полностью, так, что дальше открываться уже некуда. При такой степени открытия сопротивление участка коллектор эмиттер настолько мало, что включать транзистор без нагрузки в коллекторной цепи просто нельзя, сгорит моментально. При этом остаточное напряжение на коллекторе может составить всего 0,3…0,5В.

Чтобы довести транзистор до такого состояния, надо обеспечить достаточно большой ток базы, подав на нее относительно эмиттера большое напряжение Uбэ,- порядка 0,6…0,7В. Да, для перехода база-эмиттер такое напряжение без ограничительного резистора очень велико. Ведь входная характеристика транзистора, показанная на рисунке 1, очень похожа на прямую ветвь характеристики диода.

Рисунок 1. Входная характеристика транзистора

Эти два состояния – насыщение и отсечка, используются в том случае, когда транзистор работает в ключевом режиме наподобие обычного контакта реле. Основной смысл такого режима в том, что малый ток базы управляет большим током коллектора, который в несколько десятков раз больше тока базы. Большой ток коллектора получается за счет внешнего источника энергии, но все равно усиление по току, что называется, налицо. Простой пример: маленькая микросхема включает большую лампочку!

Чтобы определить величину такого усиления транзистора в ключевом режиме используется «коэффициент усиления по току в режиме большого сигнала». В справочниках от обозначается греческой буквой β «бетта». Практически для всех современных транзисторов при работе в ключевом режиме этот коэффициент никак не меньше 10…20 Определяется β как соотношение максимально возможного тока коллектора к минимально возможному току базы. Величина безразмерная, просто «во сколько раз».

β ≥ Iк/Iб

Даже если ток базы будет больше, чем требуется, беды особой нет: транзистор все равно не сможет открыться больше. На то он и режим насыщения. Кроме обычных транзисторов для работы в ключевом режиме используются «дарлингтоновские» или составные транзисторы. Их «супер — бетта» может достигать 1000 и более раз.

Как рассчитать режим работы ключевого каскада

Чтобы не быть совсем голословным, попробуем рассчитать режим работы ключевого каскада, схема которого показана на рисунке 2.

Рисунок 2.

Задача такого каскада очень простая: включить и выключить лампочку. Конечно, нагрузка может быть любой, — обмотка реле, электромотор, просто резистор, да мало ли что. Лампочка взята просто для наглядности эксперимента, для его упрощения. Наша задача чуть посложнее. Требуется рассчитать величину резистора Rб в цепи базы, чтобы лампочка горела в полный накал.

Такие лампочки применяются для подсветки приборной доски в отечественных авто, поэтому найти ее несложно. Транзистор КТ815 с током коллектора 1,5А для такого опыта вполне подойдет.

Самое интересное во всей этой истории, что напряжения в расчетах участия не принимают, лишь бы соблюдалось условие β ≥ Iк/Iб. Поэтому лампочка может быть на рабочее напряжение 200В, а базовая цепь управляться от микросхем с напряжением питания 5В. Если транзистор рассчитан на работу с таким напряжением на коллекторе, то лампочка будет мигать без проблем.

Но в нашем примере микросхем никаких не предвидится, базовая цепь управляется просто контактом, на который просто подается напряжение 5В. Лампочка на напряжение 12В, ток потребления 100мА. Предполагается, что наш транзистор имеет β ровно 10. Падение напряжения на переходе база – эмиттер Uбэ = 0,6В. См. входную характеристику на рисунке 1.

При таких данных ток в базе должен быть Iб = Iк / β = 100 / 10 = 10(мА).

Напряжение на базовом резисторе Rб составит (за вычетом напряжения на переходе база — эмиттер) 5В – Uбэ = 5В – 0,6В = 4,4В.

Вспоминаем закон Ома: R = U / I = 4,4В / 0,01А = 440Ом. Согласно системе СИ подставляем напряжение в вольтах, ток в амперах, результат получаем в Омах. Из стандартного ряда выбираем резистор сопротивлением 430Ом. На этом расчет можно считать законченным.

Но, кто внимательно посмотрит на схему, может спросить: «А почему ничего не было сказано о резисторе между базой и эмиттером Rбэ? Про него просто забыли, или он не так и нужен?»

Назначение этого резистора — надежно закрыть транзистор в тот момент, когда кнопка разомкнута. Дело в том, что если база будет «висеть в воздухе», воздействие всяческих помех на нее просто гарантировано, особенно, если провод до кнопки достаточно длинный. Чем не антенна? Почти, как у детекторного приемника.

Чтобы надежно закрыть транзистор, ввести его в режим отсечки необходимо, чтобы потенциалы эмиттера и базы были равны. Проще всего было бы в нашей «учебной схеме» использовать переключающий контакт. Надо включить лампочку перекинули контакт на +5В, а когда потребовалось выключить — просто замкнули вход всего каскада на «землю».

Но не всегда и не везде можно позволить такую роскошь, как лишний контакт. Поэтому проще выровнять потенциалы базы и эмиттера при помощи резистора Rбэ. Номинал этого резистора рассчитывать не надо. Обычно его принимают равным десяти Rб. Согласно практическим данным его величина должна быть 5…10КОм.

Рассмотренная схема является разновидностью схемы с общим эмиттером. Тут можно отметить две особенности. Во-первых, это использование в качестве управляющего напряжения 5В. Именно такое напряжение используется, когда ключевой каскад подключается к цифровым микросхемам или, что теперь более вероятно, к микроконтроллерам.

Во-вторых, сигнал на коллекторе инвертирован по отношению к сигналу на базе. Если на базе присутствует напряжение, контакт замкнут на +5В, то на коллекторе оно падает практически до нуля. Ну, не до нуля, конечно, а до напряжения указанного в справочнике. При этом лампочка визуально не инвертируется,- сигнал на базе есть, есть и свет.

Ранее ЭлектроВести писали, что дожди могут стать новым источником возобновляемой и предельно дешевой энергии: ученые из Гонконга придумали новый тип электрогенератора с высоким КПД и удельной мощностью в тысячу раз большей, чем у существовавших до сих пор других подобных устройств. Их изобретение позволяет получать из падения одной капли воды с высоты 15 см напряжение свыше 140 вольт, а энергии этого падения хватит для питания 100 небольших светодиодных ламп.

По материалам: electrik.info.

Прибор для измерения параметров биполярных транзисторов для начинающих и не только… — Измерения — Другое — Каталог статей и схем

В радиолюбительских условиях для проверки пригодности транзисторов не обязательно пользоваться мультиметром (типа М830…), имеющего режим измерения коэффициента усиления по току β. Такие приборы имеют очень неудобные гнезда для подключения выводов триода, но главное – неизвестны параметры, при которых транзистор тестируется (ток базы, напряжение и ток коллектора и др.).
В лучшем случае они стабилизированы по току базы или эмиттера при напряжении питания мультиметра (обычно 9 В) и не могут быть изменены при измерении разных типов транзисторов, их величины всегда постоянны. Между тем условия и данные заводских измерений, устанавливаемые ГОСТом, всегда приводятся в справочниках и даташитах для сравнения параметров транзисторов, их отбора и отбраковки. Причем в пределах разных классов, типов и групп условия измерения транзисторов тоже не всегда одинаковые…

Таким образом, сопоставление полученных при измерении результатов с табличными справочными данными становится неправомерным.

В любительских условиях вполне достаточно определить обратные токи коллекторного и эмиттерного переходов (Iкбо, Iэбо), начальный ток коллектора (Iк.н. или Iк), а также коэффициент усиления по току (β), включенного по схеме с общим эмиттером. Измерение обратного тока эмиттерного перехода (Iэбо) проводят, собрав схему по рис.1.

Рис.1
Коллекторная цепь при этом должна быть разомкнутая.

На рис.2 изображена схема для определения обратного тока коллекторного перехода (Iкбо).

Рис.2
При этом измерении цепь эмиттер-база должна быть разомкнутая.

Коэффициент усиления по току β транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ), можно определить после измерений, проведенных по схеме на рис.3.

Рис.3
С помощью переменного резистора R устанавливают коллекторный ток Iк в несколько миллиампер и микроамперметром регистрируют значение тока базы Iб. Коэффициент усиления транзистора по току приблизительно вычисляют по формуле:

β=Iк/Iб

Для определения β можно обойтись только одним миллиамперметром, подбирая сопротивление резистора R в цепи базы. Т.к. сопротивление перехода эмиттер-база ничтожное в сравнении и величиной сопротивления смещения R, ток базы определяется именно сопротивлением R:

Iб=Uк/R,

где Uк (или Uкэ) напряжение батареи.

Измеряя ток коллектора Iк по схеме на рис.3 определяют коэффициент усиления транзистора β.

Если максимально ожидаемый коэффициент усиления транзистора (верхний предел измерения) βмакс., а наибольший коллекторный ток Iк.макс., то сопротивление смещения

R= βмакс.U/ Iк.макс.

Например, мы имеем миллиамперметр на максимальный ток 50 мА (Iк.макс.=0,05 А). Пусть верхний предел измерения βмакс.=500. Источником питания является батарейка на 1,5 В. Тогда сопротивление резистора будет R=500 х 1,5/0,05=15000 Ом.

При таком сопротивлении, понятно, шкала миллиамперметра будет представлять собой шкалу значений β до 500 и являться кратной ей, что, естественно, удобно.

Для измерения коэффициента усиления транзисторов по току транзисторов с n-p-n переходом в подобных приборах применяют коммутацию источника питания и измерительного прибора (реверс подключения). Такая схема приведена на рис.4. Сопротивление R1 здесь определяют так, как указано выше, а резистор R2 (шунт прибора) подбирают до расчетной величины:

R2=Rпр.Iпр./(Iк.макс.-Iпр.),

где Rпр. – сопротивление рамки измерительного прибора, а Iпр. – ток полного отклонения стрелки прибора.

Рис.4.

Описанный прибор имеет существенный недостаток. Дело в том, что коэффициент передачи тока при подключении транзистора по схеме с ОЭ h31e=ΔIк/ΔIб, и таким образом коэффициент передачи тока β в значительной степени зависит от режима работы транзистора, и в первую очередь от тока эмиттера (здесь ΔIк – изменение тока коллектора в зависимости от изменения тока базы ΔIб).
Коэффициент передачи тока h31e маломощных транзисторов обычно измеряют при токах эмиттера 0,5 мА (низкочастотные малошумящие), 1 мА (другие НЧ), 5 мА (ВЧ), 10 мА (для работы в импульсных режимах). Напряжение между коллектором и эмиттером при измерении этого параметра обычно равняется 5 В. При этом, параметр h31e очень слабо зависит от напряжения Uкэ и поэтому у маломощных транзисторов его можно измерять при неизменном значении. Упоминаемые токи в описанном приборе при измерениях однотипных транзисторов всегда будут отличаться. А это означает, что сопоставление полученных при измерении результатов с табличными справочными данными становится неправомерным.

Фото 1

В предлагаемом приборе эквивалентной схемой выбрана схема, представленная на рис.3. По шкале миллиамперметра считываются показания тока коллектора Iк при заданном токе базы Iб (устанавливается резистором R по показаниям микроамперметра), и далее определяется β расчетом по формуле. Такая схема дает возможность при неизменном напряжении питания прибора (можно также подобрать необходимое) установить то значение тока базы, при котором приводятся справочные данные и, таким образом, иметь сопоставимые результаты измерений. А также промоделировать «поведение» транзистора при изменении тока базы.
Полная схема прибора приведена на рис.5.

Рис.5

В схему добавлена функция измерения еще одного важного параметра – Iкбо (cекция переключателя S1.1). Введена возможность измерения параметров транзисторов с разными p-n переходами (S1.2). Защита при подключении испытуемого транзистора осуществляется путем замыкания цепи базы только в режиме измерения (кнопка SN1 «Пуск»).

Еще одна функция – подключение внешних источника питания (желательно регулируемого) и измерителя Iк (разъем Х2). Это позволяет измерять транзисторы малой и большой мощности и даже тиристоры, выбирая напряжение источника питания (Uкэ) и считывать показания с более удобной, широкой шкалы стрелочного прибора или по цифровому миллиамперметру. Введенная в цепь коллектора в виде нагрузки лампочка La1 при проверке транзисторов средней и большой мощности, тиристоров служит индикатором их исправности.

В качестве источника питания можно применить встроенный в прибор (внутренний) простейший выпрямитель (его схема не показана), собранный на трансформаторе от старого зарядного устройства сотового телефона, диодного моста типа КЦ407А, и интегрального стабилизатора на микросхеме 7805.

Можно питать прибор через внешний разъем Х2 от батареи или регулируемого источника. При этом включенные в обратном направлении диоды VD1 и VD2 позволяют избежать их шунтирование элементами схемы внутреннего источника питания (ИП).

При компактном размещении элементов схемы прибора возможно влияние магнитного поля трансформатора (в целях электробезопасности бестрансформаторные ИП применять нельзя!) на чувствительную головку микроамперметра. В таком случае, кроме экранировки и (или) применения трансформатора на торе, можно питать прибор от зарядного устройства (ЗУ) сотового телефона, изготовленного на основе понижающего трансформатора. Такие ЗУ почти всегда имеют необходимые параметры: напряжение 4,7-5,6 В, ток 300мА >.

Оптимальным вариантом, конечно же, является применение регулируемого стабилизированного ИП.

Прибором можно проверять исправность тиристоров. Для этого тиристор подключают к зажимам разъема Х1: коллектор – к аноду, эмиттер – к катоду, база – к управляющему электроду проверяемого тиристора. Положения переключателя: S1.1 — измерение β, S1.2 – n-p-n, S1.3 – мощный. Переключатель S2 – в зависимости от мощности тиристора в положении, например, 0,6 А. Регулятором «Ток базы» устанавливаем (повышаем) такой ток через управляющий электрод, при котором тиристор открывается – загорается лампочка-индикатор. Тиристор исправен.

В приборе в качестве S1 применяются многосекционные независимые переключатели типа П2К, собранные в линейку (как показано на фото).

Фото 2

Фото 3

Микроамперметр и миллиамперметр – любые (все зависит от габаритов корпуса и размеров измерительных головок. Например, как видно на фото, у автора установлена переделанная измерительная головка от старого магнитофона, шкала градуирована в мкА. Шунты – подобранные самодельные проволочные. В общем, при сборке прибора все зависит от возможностей и творческого подхода радиолюбителя.

Фото 4

Фото 5

Коэффициента передачи по току

Модуль коэффициента передачи по току |Н21э|=Iк/Ib и |Н21б|=Iк/Ie рассчитывается по показаниям амперметров.

Задание на лабораторную работу

1. С помощью схемы (рисунок 36) получить семейство входных характеристик транзистора при значениях Ukb от 0,5 до 10 В и семейство выходных характеристик при Iе от 1,5 до 10 мА. Для транзисторов n-p-n типа изменить полярность источников тока и напряжения.

2. Сохранить измеренные значения в таблице Excel. Построить характеристики.

3. Проверить справедливость утверждения, что при Ukb=3… 5 В влияние этого напряжения на входную характеристику ничтожно мало.

4. Изменить схему включения транзистора на схему с общим эмиттером и получить семейство выходных характеристик при Iб от 100 до 500 мкА

3. Рассчитать модуль коэффициента передачи тока для двух схем и сравнить полученные значения.

Таблица 5. Задание на лабораторную работу

№ варианта
Транзистор	2N3702	2N3703	2N4061	2N4062	2N2712	2N2714	2N2923	2N2924	2N5086	2N5087

№ варианта
Транзистор	PN2906	PN2907	PN3638	PN3640	2N3711	2N3859	2N3860	2N3903	PN4121	PN4122

3.13.6. Контрольные вопросы

1. Устройство и работа биполярного транзистора.

2. Схемы включения биполярных транзисторов.

3. Основные характеристики и параметры биполярных транзисторов.

4. Малосигнальные параметры транзисторов и параметры для больших сигналов.

5. Параметры предельных режимов биполярных транзисторов.

Лабораторная работа № 6. Исследование транзисторных усилительных схем

Базовые усилительные каскады

Основные схемы построения усилителей на биполярных транзисторах определяются возможными способами их включения: ОБ, ОЭ и ОК. Базовые схемы усилителей со вспомогательными элементами показаны на
рисунке 37.

Рис. 37. Базовые усилительные каскады с ОБ (а, б), ОЭ (в) и ОК (г)

Здесь:

· Ucc – напряжение питания;

· Ui – входное напряжение;

· Uo – выходное напряжение;

· Us – напряжение источника смещения;

· Rk – сопротивление коллекторной нагрузки;

· С – разделительный конденсатор;

· Сb – блокировочный конденсатор;

· Re – эмиттерное сопротивление;

· R1, R2 – резисторы делителя, задающего режим каскада по постоянному току.

Усилительный каскад по схеме с ОБ

Особенностью классической схемы каскада с ОБ (рисунок 37.а) является наличие отдельного источника смещения Us, с помощью которого задается режим транзистора по постоянному току, что достаточно неудобно. Поэтому на практике используется каскад с ОБ по схеме рисунок 37.б, в котором режим по постоянному току задается делителем на резисторах R1, R2, а по переменному току база соединена с «землей» через блокировочный конденсатор Сb.

Исследование усилительного каскада по схеме с ОЭ

В схеме с ОЭ (рисунок 38) использованы функциональный генератор для моделирования входного сигнала и осциллограф для просмотра входного и выходного сигналов. Удобно использовать индикаторные вольтметры для контроля напряжений на электродах транзистора в статическом режиме.

Параметры усилительных каскадов

Базовые усилительные каскады характеризуются входным Rвх и выходным Rвыx сопротивлениями, коэффициентом усиления тока Кi и напряжения Кu. Коэффициент усиления напряжения каскада с ОЭ рассчитывается по приближенной формуле Ku=Rk/Re (если Re не зашунтировано емкостью).

Задание на лабораторную работу

1. Исследовать схему усиления каскада с ОЭ

1.1. Собрать схему (рисунок 38). Транзистор берется тот же, что и в работе №5. Для транзисторов p-n-p типа изменить полярность источника напряжения. Амплитуда и частота входного сигнала берется из таблицы. Сохранить осциллограммы входных и выходных напряжений в документе Word.

1.2. Рассчитать теоретический и экспериментальный коэффициенты усиления по напряжению.

Рис. 38. Усилительный каскад по схеме с ОЭ

Рис. 39. Осциллограммы входного и выходного напряжений в схеме с ОЭ

1.3. Добавить в схему амперметры для измерения входного и выходного тока. Определить экспериментальный коэффициент усиления по току.

1.4. Увеличивать амплитуду входного сигнала до появления искажений. Сохранить осциллограммы входных и выходных напряжений в документе Word. Объяснить полученный результат.

1.5. Вернуться к значениям амплитуды входного сигнала из таблицы. Сместить рабочую точку усилительного каскада, изменяя номинал резистора R2 (в сторону увеличения и уменьшения) до появления искажений. Сохранить осциллограммы входных и выходных напряжений в документе Word. Объяснить полученный результат.

1.6. Добавить на график ВАХ транзистора (л/р №5) нагрузочные прямые, соответствующие исходному варианту и экспериментам из 1.4. Отметить на них рабочие точки из экспериментов 1.5.

1.7. Установить параллельно R4 блокировочный конденсатор Сб номиналом 1мкФ и проанализировать, к чему приводит соединение эмиттера по переменному току с «землей» через блокировочный конденсатор Сб.

2. Исследовать схему усиления каскада с ОК

2.1. Изменить схему (рисунок 38) так, чтобы получилась схема включения с ОК. Сохранить осциллограммы входных и выходных напряжений в документе Word. Объяснить полученный результат.

2.2. Определить экспериментальные коэффициенты усиления по напряжению и току.

Таблица 6. Задание на лабораторную работу

№ варианта
Амплитуда, мВ
Частота, кГц	2,5	2,5

№ варианта
Амплитуда, мВ
Частота, кГц	2,5	2,5	2,5

3.14.6. Контрольные вопросы

1. Режимы работы транзистора в усилительных каскадах.

2. В каких схемах происходит, а в каких нет, усиление по току, напряжению, мощности?

Транзисторы с большим коэффициентом усиления. Особенности работы и схема транзистора дарлингтона. Особенности работы устройства

В интегральных схемах и дискретной электронике большое распространение получили два вида составных транзисторов: по схеме Дарлингтона и Шиклаи. В микромощных схемах, например, входные каскады операционных усилителей, составные транзисторы обеспечивают большое входное сопротивление и малые входные токи. В устройствах, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) для повышения КПД необходимо обеспечить высокий коэффициент усиления по току мощных транзисторов.

Схема Шиклаи реализует мощный p-n-p транзистор с большим коэффициентом усиления с помощью маломощного p-n-p транзистора с малым В и мощного n-p-n транзистора (рисунок 7.51 ). В интегральных схемах это включение реализует высокобетный p-n-p транзистор на основе горизонтальных p-n-p транзистора и вертикального n-p-n транзистора. Также эта схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах, когда используются выходные транзисторы одной полярности (n-p-n ).

Рисунок 7.51 — Составной p-n-p транзистор Рисунок 7.52 — Составной n-p-n по схеме Шиклаи транзистор по схеме Дарлингтона

Схема Шиклаи или комплементарный транзистор Дарлингтона ведет себя, как транзистор p-n-p типа (рисунок 7.51 ) с большим коэффициентом усиления по току,

Входное напряжение идентично одиночному транзистору. Напряжение насыщения выше, чем у одиночного транзистора на величину падения напряжения на эмиттерном переходе n-p-n транзистора. Для кремниевых транзисторов это напряжение составляет порядка одного вольта в отличие от долей вольта одиночного транзистора. Между базой и эмиттером n-p-n транзистора (VT2) рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением для подавления неуправляемого тока и повышения термоустойчивости.

Транзистор Дарлингтона реализуется на однополярных транзисторах (рисунок 7.52 ). Коэффициент усиления по току определяется произведением коэффициентов составляющих транзисторов.

Входное напряжение транзистора по схеме Дарлингтона в два раза больше, чем у одиночного транзистора. Напряжение насыщения превышает выходного транзистора. Входное сопротивление операционного усилителя при

Схема Дарлингтона используется в дискретных монолитных импульсных транзисторах. На одном кристалле формируются два транзистора, два шунтирующих резистора и защитный диод (рисунок 7.53 ). Резисторы R 1 и R 2 подавляют коэффициент усиления в режиме малых токов, (рисунок 7.38 ), что обеспечивает малое значение неуправляемого тока и повышение рабочего напряжения закрытого транзистора,

Рисунок 7.53 — Электрическая схема монолитного импульсного транзистора Дарлингтона

Резистор R2 (порядка 100 Ом) формируется в виде технологического шунта, подобно шунтам катодного перехода тиристоров. С этой целью при формировании — эмиттера с помощью фотолитографии в определенных локальных областях оставляют окисную маску в виде круга. Эти локальные маски не позволяют диффундировать донорной примеси, и под ними остаются p- столбики (рисунок 7.54 ). После металлизации по всей площади эмиттера эти столбики представляют собой распределенное сопротивление R2 и защитный диод D (рисунок 7.53 ). Защитный диод предохраняет от пробоя эмиттерные переходы при переполюсовке коллекторного напряжения. Входная мощность потребления транзистора по схеме Дарлингтона на полтора два порядка ниже, чем у одиночного транзистора. Максимальная частота переключений зависит от предельного напряжения и тока коллектора. Транзисторы на токи успешно работают в импульсных преобразователях до частот порядка 100 кГц. Отличительной особенностью монолитного транзистора Дарлингтона является квадратичная передаточная характеристика, так как В- амперная характеристика линейно возрастает с ростом тока коллектора до максимального значения,

При проектировании радиоэлектронных схем часто бывают ситуации, когда желательно иметь транзисторы с параметрами лучше тех, которые предлагают производители радиоэлементов. В некоторых случаях нам может потребоваться больший коэффициент усиления по току h 21 , в других большее значение входного сопротивления h 11 , а в третьих более низкое значение выходной проводимости h 22 . Для решения перечисленных проблем отлично подходит вариант использования электронного компонента о котором мы поговорим ниже.

Устройство составного транзистора и обозначение на схемах

Приведенная чуть ниже схема эквивалентна одиночному n-p-n полупроводнику. В данной схеме ток эмиттера VT1 является током базы VT2. Коллекторный ток составного транзистора определяется в основном током VT2.

Это два отдельных биполярных транзистора на выполненные на одном кристалле и в одном корпусе. Там же и размещается нагрузочный резистор в цепи эмиттера первого биполярного транзистора. У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у стандартного биполярного транзистора – база, коллектор и эмиттер.

Как видим из рисунка выше, стандартный составной транзистор это комбинация из нескольких транзисторов. В зависимости от уровня сложности и рассеиваемой мощности в составе транзистора Дарлингтона может быть и более двух.

Основное плюсом составного транзистора является значительно больший коэффициент усиления по току h 21 , который можно приблизительно вычислить по формуле как произведение параметров h 21 входящих в схему транзисторов.

h 21 =h 21vt1 × h31vt2 (1)

Так если коэффициент усиления первого равен 120, а второго 60 то общий коэффициент усиления схемы Дарлингтона равен произведению этих величин — 7200.

Но учитывайте, что параметр h31 достаточно сильно зависит от коллекторного тока. В случае когда базовый ток транзистора VT2 достаточно низок, коллекторного VT1 может не хватить для обеспечения нужного значения коэффициента усиления по току h 21 . Тогда увеличением h31 и, соответственно, снижением тока базы составного транзистора можно добиться роста тока коллектора VT1. Для этого между эмиттером и базой VT2 включают дополнительное сопротивление, как показано на схеме ниже.

Вычислим элементы для схемы Дарлингтона, собранной, например на биполярных транзисторах BC846A, ток VT2 равен 1 мА. Тогда его ток базы определим из выражения:

i kvt1 =i бvt2 =i kvt2 / h 21vt2 = 1×10 -3 A / 200 =5×10 -6 A

При таком малом токе в 5 мкА коэффициент h 21 резко снижается и общий коэффициент может оказаться на порядок меньше расчетного. Увеличив ток коллектора первого транзистора при помощи добавочного резистора можно значительно выиграть в значении общего параметра h 21 . Так как напряжение на базе является константой (для типового кремниевого трех выводного полупроводника u бэ = 0,7 В), то сопротивление можно рассчитать по :

R = u бэvt2 / i эvt1 — i бvt2 = 0.7 Вольта / 0.1 mA — 0.005mA = 7кОм

При этом мы можем рассчитывать на коэффициент усиления по току до 40000. Именно по такой схеме построены многие супербетта транзисторы.

Добавив дегтя упомяну, что данная схема Дарлингтона обладает таким существенным недочетом, как повышенное напряжение U кэ. Если в обычных транзисторах напряжение составляет 0,2 В, то в составном транзисторе оно возрастает до уровня 0,9 В. Это связано с необходимостью открывать VT1, а для этого на его базу необходимо подать напряжение уровнем до 0,7 В (если при изготовлении полупроводника использовался кремний).

В результате чтоб исключить упомянутый недостаток, в классическую схему внесли незначительные изменения и получили комплементарный транзистор Дарлингтона. Такой составной транзистор составлен из биполярных приборов, но уже разной проводимости: p-n-p и n-p-n.

Российские, да и многие зарубежные радиолюбители такое соединение называют схемой Шиклаи, хотя эта схема называлась парадоксной парой.

Типичными минусом составных транзисторов, ограничивающими их применение является невысокое быстродействие, поэтому они нашли широкое использование только в низкочастотных схемах. Они прекрасно работают в выходных каскадах мощных УНЧ, в схемах управления двигателями и устройствами автоматики, в схемах зажигания автомобилей.

На принципиальных схемах составной транзистор обозначается как обычный биполярный. Хотя, редко, но используется такое условно графическое изображение составного транзистора на схеме.

Одной из самых распространенных считается интегральная сборка L293D — это четыре токовых усилителя в одном корпусе. Кроме того микросборку L293 можно определить как четыре транзисторных электронных ключа.

Выходной каскад микросхемы состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклаи.

Кроме того уважение у радиолюбителей получили и специализированные микросборки на основе схемы Дарлингтона. Например . Эта интегральная схема по своей сути является матрицей из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки отлично украшают радиолюбительские схемы и делают их более функциональными.

Микросхема является семи канальным коммутатор мощных нагрузок на базе составных транзисторов Дарлингтона с открытым коллектором. Коммутаторы содержат защитные диоды, что позволяет коммутировать индуктивные нагрузки, например обмотку реле. Коммутатор ULN2004 необходим при сопряжения мощных нагрузок с микросхемами КМОП-логики.

Зарядный ток через батарею в зависимости от напряжения на ней (прикладываемого к Б-Э переходу VT1), регулируется транзистором VT1, коллекторным напряжением которого управляется индикатор заряда на светодиоде (по мере зарядки ток заряда уменьшается и светодиод постепенно гаснет) и мощный составной транзистор, содержащий VT2, VT3, VT4.

Сигнал требующий усиления через предварительный УНЧ подается на предварительный дифферециальный усилительный каскад построенный на составных VT1 и VT2. Использование дифференциальной схемы в усилительном каскаде, снижает шумовые эффекты и обеспечивает работу отрицательной обратной связи. Напряжение ОС поступает на базу транзистора VT2 с выхода усилителя мощности. ОС по постоянному току реализуется через резистор R6.

В момент включения генератора конденсатор С1 начинает заряжаться, затем открывается стабилитрон и сработает реле К1. Конденсатор начинает разряжаться через резистор и составной транзистор. Через небольшой промежуток времени реле выключается и начинается новый цикл работы генератора.

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, причем его коэффициент β будет равен произведению коэффициентов β составляющих транзисторов. Этот прием полезен для схем, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Рис. 2.60. Составной транзистор Дарлингтона.

В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде (так как потенциал эмиттера транзистора Т 1 должен превышать потенциал эмиттера транзистора Т 2 , на величину падения напряжения на диоде). Кроме того, соединенные таким образом транзисторы ведут себя как один транзистор с достаточно малым быстродействием, так как транзистор T 1 не может быстро выключить транзистор Т 2 . С учетом этого свойства обычно между базой и эмиттером транзистора Т 2 включают резистор (рис. 2.61). Резистор R предотвращает смешение транзистора Т 2 в область проводимости за счет токов утечки транзисторов Т 1 и Т 2 . Сопротивление резистора выбирают так, чтобы токи утечки (измеряемые в наноамперах для малосигнальных транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создавали на нем падение напряжения, не превышающее падения напряжения на диоде, и вместе с тем чтобы через него протекал ток. малый по сравнению с базовым током транзистора Т 2 . Обычно сопротивление R составляет несколько сотен ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько тысяч ом в малосигнальном транзисторе Дарлингтона.

Рис. 2.61. Повышение скорости выключения в составном транзисторе Дарлингтона.

Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде законченных модулей, включающих, как правило, и эмиттерный резистор. Примером такой стандартной схемы служит мощный n-p-n — транзистор Дарлингтона типа 2N6282, его коэффициент усиления по току равен 4000 (типичное значение) для коллекторного тока, равного 10 А.

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai). Соединение транзисторов по схеме Шиклаи представляет собой схему, подобную той. которую мы только что рассмотрели. Она также обеспечивает увеличение коэффициента β. Иногда такое соединение называют комплементарным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62). Схема ведет себя как транзистор n-p-n — типа, обладающий большим коэффициентом β. В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, равно по крайней мере падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Т 2 рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63. Как и прежде, резистор представляет собой коллекторный резистор транзистора T 1 Транзистор Дарлингтона, образованный транзисторами Т 2 и Т 3 . ведет себя как один транзистор n-p-n — типа. с большим коэффициентом усиления по току. Транзисторы Т 4 и Т 5 , соединенные по схеме Шиклаи, ведут себя как мощный транзистор p-n-p — типа. с большим коэффициентом усиления. Как и прежде, резисторы R 3 и R 4 имеют небольшое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазидополнительной симметрией. В настоящем каскаде с дополнительной симметрией (комплементарном) транзисторы Т 4 и Т 5 , были бы соединены по схеме Дарлингтона.

Рис. 2.62. Соединение транзисторов по схеме Шиклаи («дополняющий транзистор Дарлингтона»).

Рис. 2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором использованы выходные транзисторы только n-p-n — типа.

Транзистор со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току. Составные транзисторы — транзистор Дарлингтона и ему подобные — не следует путать с транзисторами со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току, в которых очень большое значение коэффициента h 21э получают в ходе технологического процесса изготовления элемента. Примером такого элемента служит транзистор типа 2N5962. для которого гарантируется минимальный коэффициент усиления по току, равный 450, при изменении коллекторного тока в диапазоне от 10 мкА до 10 мА; этот транзистор принадлежит к серии элементов 2N5961-2N5963, которая характеризуется диапазоном максимальных напряжений U кэ от 30 до 60 В (если коллекторное напряжение должно быть больше, то следует пойти на уменьшение значения C). Промышленность выпускает согласованные пары транзисторов со сверхбольшим значением коэффициента β. Их используют в усилителях с низким уровнем сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; этому вопросу посвящен разд. 2.18 . Примерами подобных стандартных схем служат схемы типа LM394 и МАТ-01; они представляют собой транзисторные пары с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение U бэ согласовано до долей милливольта (в самых хороших схемах обеспечивается согласование до 50 мкВ), а коэффициент h 21э — до 1%. Схема типа МАТ-03 представляет собой согласованную пару p-n-p — транзисторов.

Транзисторы со сверхбольшим значением коэффициента β можно объединять по схеме Дарлингтона. При этом базовый ток смещения можно сделать равным всего лишь 50 пкА (примерами таких схем служат операционные усилители типа LM111 и LM316.

Усилитель, называется именно так, не по причине, что его автор ДАРЛИНГТОН, а потому, что выходной каскад усилителя мощности построен на дарлингтоновских (составных) транзисторах.

Для справки : два транзистора одинаковой структуры соединены специальным образом для высокого усиления. Такое соединение транзисторов образует составной транзистор, или транзистор Дарлингтона — по имени изобретателя этого схемного решения. Такой транзистор используется в схемах работающих с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных каскадов усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс. Составной транзистор имеет три вывода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора, у мощных транзисторов ≈1000 и у маломощных транзисторов ≈50000.

Достоинства транзистора Дарлингтона

Высокий коэффициент усиления по току.

Cхема Дарлингтона изготавливается в виде интегральных схем и при одинаковом токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов. Данные схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.

Недостатки составного транзистора

Низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже, чем у одиночного транзистора.

Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти в два раза больше чем в обычном транзисторе, и составляет для кремниевых транзисторов около 1,2 — 1,4 В.

Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности.

Принципиальная схема УНЧ

Усилитель можно назвать самым дешевым вариантом самостоятельного построения сабвуферного усилителя. Самое ценное в схеме — выходные транзисторы, цена которых не превышает 1$. По идее, такой усилитель усилитель можно собрать за 3-5$ без блока питания. Давайте сделаем небольшое сравнение, какой из микросхем может дать мощность 100-200 ватт на нагрузку 4 Ом? Сразу в мыслях знаменитые . Но если сравнить цены, то дарлингтоновская схема и дешевле и мощнее TDA7294!

Сама микросхема, без комплектующих компонентов стоит 3$ как минимум, а цена активных компонентов дарлингтоновской схемы не более 2-2,5$! Притом, что дарлингтоновская схема на 50-70 ватт мощнее TDA7294!

При нагрузке 4 Ом усилитель отдает 150 ватт, это самый дешевый и неплохой вариант сабвуферного усилителя. В схеме усилителя использованы недорогие выпрямительные диоды, которые можно достать в любом электронном устройстве.

Усилитель может обеспечивать такую мощность за счет того, что на выходе использованы именно составные транзисторы, но при желании они могут быть заменены на обычные. Удобно использовать комплементарную пару КТ827/25, но конечно мощность усилителя спадет до 50-70 ватт. В дифференциальном каскаде можно использовать отечественные-КТ361 или КТ3107.

Полный аналог транзистора TIP41 наш КТ819А, Этот транзистор служит для усиления сигнала с диффкаскадов и раскачки выходников Эмиттерные резисторы можно использовать с мощностью 2-5 ватт, они для защиты выходного каскада. Подробнее про теххарактеристики транзистора TIP41C. Даташит для TIP41 и TIP42 .

Материал p-n-перехода: Si

Структура транзистора: NPN

Предельная постоянная рассеиваемая мощность коллектора (Pc) транзистора: 65 W

Предельное постоянное напряжение коллектор-база (Ucb): 140 V

Предельное постоянное напряжение коллектор-эмиттер (Uce) транзистора: 100 V

Предельное постоянное напряжение эмиттер-база (Ueb): 5 V

Предельный постоянный ток коллектора транзистора (Ic max): 6 A

Предельная температура p-n перехода (Tj): 150 C

Граничная частота коэффициента передачи тока (Ft) транзистора: 3 MHz

— Ёмкость коллекторного перехода (Cc): pF

Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером (Hfe), min: 20

Такой усилитель может быть использован как в качестве сабвуферного, так и для широкополосной акустики. Характеристики усилителя тоже неплохие. При нагрузке в 4 Ом выходная мощность усилителя порядка 150 ватт, при нагрузке в 8 Ом мощность 100 ватт, максимальная мощность усилителя может доходить до 200 ватт с питанием +/-50 вольт.

Обозначение составного транзистора, выполненного из двух отдельных транзисторов, соединенных по схеме Дарлингтона, указано на рисунке №1. Первый из упомянутых транзисторов включен по схеме эмиттерного повторителя, сигнал с эмиттера первого транзистора поступает на базу второго транзистора. Достоинством этой схемы является исключительно высокий коэффициент усиления. Общий коэффициент усиления по току р для этой схемы равен произведению коэффициентов усиления по току отдельных транзисторов: р = ргр2 .

Например, если входной транзистор пары Дарлингтона имеет коэффициент усиления, равный 120, а коэффициент усиления второго транзистора равен 50, то общее р составляет 6000. В действительности усиление будет даже несколько большим, так как общий коллекторный ток составного транзистора равен сумме коллекторных токов пары входящих в него транзисторов.
Полная схема составного транзистора показана на рисунке №2. В этой схеме резисторы R 1 и R 2 составляют делитель напряжения, создающий смещение на базе первого транзистора. Резистор Rн, подключенный к эмиттеру составного транзистора, образует выходную цепь. Такой прибор широко применяется на практике, особенно в тех случаях, когда требуется большой коэффициент усиления по току. Схема имеет высокую чувствительность к входному сигналу и отличается высоким уровнем выходного коллекторного тока, что позволяет использовать этот ток в качестве управляющего (особенно при низком напряжении питания). Применение схемы Дарлингтона способствует уменьшению числа компонентов в схемах.

Схему Дарлингтона используют в усилителях низкой частоты, в генераторах и переключающих устройствах. Выходное сопротивление схемы Дарлингтона во много раз ниже входного. В этом смысле ее характеристики подобны характеристикам понижающего трансформатора. Однако в отличие от транформатора схема Дарлингтона позволяет получить большое усиление по мощности. Входное сопротивление схемы примерно равно $²Rn, а ее выходное сопротивление обычно меньше Rн. В переключающих устройствах схема Дарлингтона применяется в области частот до 25 кГц.

Похожие статьи

Войти с помощью:

Случайные статьи

08.10.2014
Стереофонический регулятор громкости, баланса и тембра на ТСА5550 имеет следующие параметры: Малые нелинейные искажения не более 0,1% Напряжение питания 10-16В (12В номинальное) Ток потребления 15…30мА Входное напряжение 0,5В (коэффициент усиления при напряжении питания 12В единица) Диапазон регулировки тембра -14…+14дБ Диапазон регулировки баланса 3дБ Разница между каналами 45дБ Отношение сигнал шум …

Биполярный транзистор

Биполярный транзистор — электронный полупроводниковый прибор, один из типов транзисторов, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов. Транзистор называется биполярный, поскольку в работе прибора одновременно участвуют два типа носителей заряда – электроны и дырки. Этим он отличается от униполярного (полевого) транзистора, в работе которого участвует только один тип носителей заряда.

Принцип работы обоих типов транзисторов похож на работу водяного крана, который регулирует водяной поток, только через транзистор проходит поток электронов. У биполярных транзисторов через прибор проходят два тока — основной «большой» ток, и управляющий «маленький» ток. Мощность основного тока зависит от мощности управляющего. У полевых транзисторов через прибор проходит только один ток, мощность которого зависит от электромагнитного поля. В данной статье рассмотрим подробнее работу биполярного транзистора.

Устройство биполярного транзистора.

Биполярный транзистор состоит из трех слоев полупроводника и двух PN-переходов. Различают PNP и NPN транзисторы по типу чередования дырочной и электронной проводимостей. Это похоже на два диода, соединенных лицом к лицу или наоборот.

У биполярного транзистора три контакта (электрода). Контакт, выходящий из центрального слоя, называется база (base). Крайние электроды носят названия коллектор и эмиттер (collector и emitter). Прослойка базы очень тонкая относительно коллектора и эмиттера. В дополнение к этому, области полупроводников по краям транзистора несимметричны. Слой полупроводника со стороны коллектора немного толще, чем со стороны эмиттера. Это необходимо для правильной работы транзистора.

Работа биполярного транзистора.

Рассмотрим физические процессы, происходящие во время работы биполярного транзистора. Для примера возьмем модель NPN. Принцип работы транзистора PNP аналогичен, только полярность напряжения между коллектором и эмиттером будет противоположной.

Как уже говорилось в статье о типах проводимости в полупроводниках, в веществе P-типа находятся положительно заряженные ионы — дырки. Вещество N-типа насыщено отрицательно заряженными электронами. В транзисторе концентрация электронов в области N значительно превышает концентрацию дырок в области P.

Подключим источник напряжения между коллектором и эмиттером V_КЭ (V_CE). Под его действием, электроны из верхней N части начнут притягиваться к плюсу и собираться возле коллектора. Однако ток не сможет идти, потому что электрическое поле источника напряжения не достигает эмиттера. Этому мешает толстая прослойка полупроводника коллектора плюс прослойка полупроводника базы.

Теперь подключим напряжение между базой и эмиттером V_BE, но значительно ниже чем V_CE (для кремниевых транзисторов минимальное необходимое V_BE — 0.6V). Поскольку прослойка P очень тонкая, плюс источника напряжения подключенного к базе, сможет «дотянуться» своим электрическим полем до N области эмиттера. Под его действием электроны направятся к базе. Часть из них начнет заполнять находящиеся там дырки (рекомбинировать). Другая часть не найдет себе свободную дырку, потому что концентрация дырок в базе гораздо ниже концентрации электронов в эмиттере.

В результате центральный слой базы обогащается свободными электронами. Большинство из них направится в сторону коллектора, поскольку там напряжение намного выше. Так же этому способствует очень маленькая толщина центрального слоя. Какая-то часть электронов, хоть гораздо меньшая, все равно потечет в сторону плюса базы.

В итоге мы получаем два тока: маленький — от базы к эмиттеру I_BE, и большой — от коллектора к эмиттеру I_CE.

Если увеличить напряжение на базе, то в прослойке P соберется еще больше электронов. В результате немного усилится ток базы, и значительно усилится ток коллектора. Таким образом, при небольшом изменении тока базы I_B, сильно меняется ток коллектора I_С. Так и происходит усиление сигнала в биполярном транзисторе. Cоотношение тока коллектора I_С к току базы I_B называется коэффициентом усиления по току. Обозначается β, hfe или h31e, в зависимости от специфики расчетов, проводимых с транзистором.

β = I_C / I_B

Простейший усилитель на биполярном транзисторе

Рассмотрим детальнее принцип усиления сигнала в электрической плоскости на примере схемы. Заранее оговорюсь, что такая схема не совсем правильная. Никто не подключает источник постоянного напряжения напрямую к источнику переменного. Но в данном случае, так будет проще и нагляднее для понимания самого механизма усиления с помощью биполярного транзистора. Так же, сама техника расчетов в приведенном ниже примере носит несколько упрощенный характер.

1.Описание основных элементов цепи

Итак, допустим в нашем распоряжении транзистор с коэффициентом усиления 200 (β = 200). Со стороны коллектора подключим относительно мощный источник питания в 20V, за счет энергии которого будет происходить усиление. Со стороны базы транзистора подсоединим слабый источник питания в 2V. К нему последовательно подсоединим источник переменного напряжения в форме синуса, с амплитудой колебаний в 0.1V. Это будет сигнал, который нужно усилить. Резистор Rb возле базы необходим для того, чтобы ограничить ток, идущий от источника сигнала, обычно обладающего слабой мощностью.

2. Расчет входного тока базы I

Теперь посчитаем ток базы I_b. Поскольку мы имеем дело с переменным напряжением, нужно посчитать два значения тока – при максимальном напряжении (V_max) и минимальном (V_min). Назовем эти значения тока соответственно — I_bmax и I_bmin.

Также, для того чтобы посчитать ток базы, необходимо знать напряжение база-эмиттер V_BE. Между базой и эмиттером располагается один PN-переход. Получается, что ток базы «встречает» на своем пути полупроводниковый диод. Напряжение, при котором полупроводниковый диод начинает проводить — около 0.6V. Не будем вдаваться в подробности вольт-амперных характеристик диода, и для простоты расчетов возьмем приближенную модель, согласно которой напряжение на проводящем ток диоде всегда 0.6V. Значит, напряжение между базой и эмиттером V_BE = 0.6V. А поскольку эмиттер подключен к земле (V_E = 0), то напряжение от базы до земли тоже 0.6V (V_B = 0.6V).

Посчитаем I_bmax и I_bmin с помощью закона Ома:

2. Расчет выходного тока коллектора I

_С

Теперь, зная коэффициент усиления (β = 200), можно с легкостью посчитать максимальное и минимальное значения тока коллектора ( I_cmax и I_cmin).

3. Расчет выходного напряжения V

_out

Осталось посчитать напряжение на выходе нашего усилителя V_out. В данной цепи — это напряжение на коллекторе V_C.

Через резистор Rc течет ток коллектора, который мы уже посчитали. Осталось подставить значения:

4. Анализ результатов

Как видно из результатов, V_Cmax получился меньше чем V_Cmin. Это произошло из-за того, что напряжение на резисторе V_Rc отнимается от напряжения питания VCC. Однако в большинстве случаев это не имеет значения, поскольку нас интересует переменная составляющая сигнала – амплитуда, которая увеличилась c 0.1V до 1V. Частота и синусоидальная форма сигнала не изменились. Конечно же, соотношение V_out/V_in в десять раз — далеко на самый лучший показатель для усилителя, однако для иллюстрации процесса усиления вполне подойдет.

Итак, подытожим принцип работы усилителя на биполярном транзисторе. Через базу течет ток I_b, несущий в себе постоянную и переменную составляющие. Постоянная составляющая нужна для того чтобы PN-переход между базой и эмиттером начал проводить – «открылся». Переменная составляющая – это, собственно, сам сигнал (полезная информация). Сила тока коллектор-эмиттер внутри транзистора – это результат умножения тока базы на коэффициент усиления β. В свою очередь, напряжение на резисторе Rc над коллектором – результат умножения усиленного тока коллектора на значение резистора.

Таким образом, на вывод V_out поступает сигнал с увеличенной амплитудой колебаний, но с сохранившейся формой и частотой. Важно подчеркнуть, что энергию для усиления транзистор берет у источника питания VCC. Если напряжения питания будет недостаточно, транзистор не сможет полноценно работать, и выходной сигнал может получится с искажениями.

Режимы работы биполярного транзистора

В соответствии уровням напряжения на электродах транзистора, различают четыре режима его работы:

Режим отсечки (cut off mode).
Активный режим (active mode).
Режим насыщения (saturation mode).
Инверсный ражим (reverse mode ).

Режим отсечки

Когда напряжение база-эмиттер ниже, чем 0.6V — 0.7V, PN-переход между базой и эмиттером закрыт. В таком состоянии у транзистора отсутствует ток базы. В результате тока коллектора тоже не будет, поскольку в базе нет свободных электронов, готовых двигаться в сторону напряжения на коллекторе. Получается, что транзистор как бы заперт, и говорят, что он находится в режиме отсечки.

Активный режим

В активном режиме напряжение на базе достаточное, для того чтобы PN-переход между базой и эмиттером открылся. В этом состоянии у транзистора присутствуют токи базы и коллектора. Ток коллектора равняется току базы, умноженном на коэффициент усиления. Т.е активным режимом называют нормальный рабочий режим транзистора, который используют для усиления.

Режим насыщения

Иногда ток базы может оказаться слишком большим. В результате мощности питания просто не хватит для обеспечения такой величины тока коллектора, которая бы соответствовала коэффициенту усиления транзистора. В режиме насыщения ток коллектора будет максимальным, который может обеспечить источник питания, и не будет зависеть от тока базы. В таком состоянии транзистор не способен усиливать сигнал, поскольку ток коллектора не реагирует на изменения тока базы.

В режиме насыщения проводимость транзистора максимальна, и он больше подходит для функции переключателя (ключа) в состоянии «включен». Аналогично, в режиме отсечки проводимость транзистора минимальна, и это соответствует переключателю в состоянии «выключен».

Инверсный режим

В данном режиме коллектор и эмиттер меняются ролями: коллекторный PN-переход смещен в прямом направлении, а эмиттерный – в обратном. В результате ток из базы течет в коллектор. Область полупроводника коллектора несимметрична эмиттеру, и коэффициент усиления в инверсном режиме получается ниже, чем в нормальном активном режиме. Конструкция транзистора выполнена таким образом, чтобы он максимально эффективно работал в активном режиме. Поэтому в инверсном режиме транзистор практически не используют.

Основные параметры биполярного транзистора.

Коэффициент усиления по току – соотношение тока коллектора I_С к току базы I_B. Обозначается β, hfe или h31e, в зависимости от специфики расчетов, проводимых с транзисторов.

β — величина постоянная для одного транзистора, и зависит от физического строения прибора. Высокий коэффициент усиления исчисляется в сотнях единиц, низкий — в десятках. Для двух отдельных транзисторов одного типа, даже если во время производства они были “соседями по конвейеру”, β может немного отличаться. Эта характеристика биполярного транзистора является, пожалуй, самой важной. Если другими параметрами прибора довольно часто можно пренебречь в расчетах, то коэффициентом усиления по току практически невозможно.

Входное сопротивление – сопротивление в транзисторе, которое «встречает» ток базы. Обозначается R_in (R_вх). Чем оно больше — тем лучше для усилительных характеристик прибора, поскольку со стороны базы обычно находиться источник слабого сигнала, у которого нужно потреблять как можно меньше тока. Идеальный вариант – это когда входное сопротивление равняется бесконечность.

R_вх для среднестатистического биполярного транзистора составляет несколько сотен КΩ (килоом). Здесь биполярный транзистор очень сильно проигрывает полевому транзистору, где входное сопротивление доходит до сотен ГΩ (гигаом).

Выходная проводимость — проводимость транзистора между коллектором и эмиттером. Чем больше выходная проводимость, тем больше тока коллектор-эмиттер сможет проходить через транзистор при меньшей мощности.

Также с увеличением выходной проводимости (или уменьшением выходного сопротивления) увеличивается максимальная нагрузка, которую может выдержать усилитель при незначительных потерях общего коэффициента усиления. Например, если транзистор с низкой выходной проводимостью усиливает сигнал в 100 раз без нагрузки, то при подсоединении нагрузки в 1 КΩ, он уже будет усиливать всего в 50 раз. У транзистора, с таким же коэффициентом усиления, но с большей выходной проводимостью, падение усиления будет меньше. Идеальный вариант – это когда выходная проводимость равняется бесконечность (или выходное сопротивление R_out = 0 (R_вых = 0)).

Частотная характеристика – зависимость коэффициента усиления транзистора от частоты входящего сигнала. С повышением частоты, способность транзистора усиливать сигнал постепенно падает. Причиной тому являются паразитные емкости, образовавшиеся в PN-переходах. На изменения входного сигнала в базе транзистор реагирует не мгновенно, а с определенным замедлением, обусловленным затратой времени на наполнение зарядом этих емкостей. Поэтому, при очень высоких частотах, транзистор просто не успевает среагировать и полностью усилить сигнал.

Цифровые микросхемы транзисторы.

Микросхемы ТТЛ (74…).

На рисунке показана схема самого распространенного логического элемента — основы микросхем серии К155 и ее зарубежного аналога — серии 74. Эти серии принято называть стандартными (СТТЛ). Логический элемент микросхем серии К155 имеет среднее быстродействие t_{зд,р,ср.}= 13 нс. и среднее значение тока потребления I_пот = 1,5…2 мА. Таким образом, энергия, затрачиваемая этим элементом на перенос одного бита информации, примерно 100 пДж.

Для обеспечения выходного напряжения высокого уровня U¹_вых. 2,5 В в схему на рисунке потребовалось добавить диод сдвига уровня VD4, падение напряжения на котором равно 0,7 В. Таким способом была реализована совместимость различных серий ТТЛ по логическим уровням. Микросхемы на основе инвертора, показанного на рисунке (серии К155, К555, К1533, К1531, К134, К131, К531), имеют очень большую номенклатуру и широко применяются.

Динамические параметры микросхем ТТЛ серии
ТТЛ серия		Параметр			Нагрузка
Российские	Зарубежные	P_пот. мВт.	t_зд.р. нс	Э_пот.пДж.	C_н. пФ.	R_н. кОм.
К155 КМ155	74	10	9	90	15	0,4
К134	74L	1	33	33	50	4
К131	74H	22	6	132	25	0,28
К555	74LS	2	9,5	19	15	2
К531	74S	19	3	57	15	0,28
К1533	74ALS	1,2	4	4,8	15	2
К1531	74F	4	3	12	15	0,28

При совместном использовании микросхем ТТЛ высокоскоростных, стандартных и микромощных следует учитывать, что микросхемы серии К531 дают увеличенный уровень помех по шинам питания из-за больших по силе и коротких по времени импульсов сквозного тока короткого замыкания выходных транзисторов логических элементов. При совместном применении микросхем серий К155 и К555 помехи невелики.

Взаимная нагрузочная способность логических элементов ТТЛ разных серий
Нагружаемый выход	Число входов-нагрузок из серий
Нагружаемый выход	К555 (74LS)	К155 (74)	К531 (74S)
К155, КM155, (74)	40	10	8
К155, КM155, (74), буферная	60	30	24
К555 (74LS)	20	5	4
К555 (74LS), буферная	60	15	12
К531 (74S)	50	12	10
К531 (74S), буферная	150	37	30

Выходы однокристальных, т. е. расположенных в одном корпусе, логических элементов ТТЛ, можно соединять вместе. При этом надо учитывать, что импульсная помеха от сквозного тока по проводу питания пропорционально возрастет. Реально на печатной плате остаются неиспользованные входы и даже микросхемы (часто их специально «закладывают про запас») Такие входы логического элемента можно соединять вместе, при этом ток I^o_вх. не увеличивается. Как правило, микросхемы ТТЛ с логическими функциями И, ИЛИ потребляют от источников питании меньшие токи, если на всех входах присутствуют напряжения низкого уровня. Из-за этого входы таких неиспользуемых элементов ТТЛ следует заземлять.

Статические параметры микросхем ТТЛ
Параметр	Условия измерения	К155			К555			К531			К1531
Параметр	Условия измерения	Мин.	Тип.	Макс.	Мин.	Тип.	Макс.	Мин.	Тип.	Макс.	Мин.	Макс.
U¹_вх, В схема	U¹_вх или U⁰_вх Присутствуют на всех входах	2			2			2			2
U⁰_вх, В схема	U¹_вх или U⁰_вх Присутствуют на всех входах			0,8			0,8			0,8
U⁰_вых, В схема	U_и.п.= 4,5 В			0,4		0,35	0,5			0,5		0,5
U⁰_вых, В схема	U_и.п.= 4,5 В	I⁰_вых= 16 мА			I⁰_вых= 8 мА			I⁰_вых= 20 мА
U¹_вых, В схема	U_и.п.= 4,5 В	2,4	3,5		2,7	3,4		2,7	3,4			2,7
U¹_вых, В схема	U_и.п.= 4,5 В	I¹_вых= -0,8 мА			I¹_вых= -0,4 мА			I¹_вых= -1 мА
I¹_вых, мкА с ОК схема	U¹_и.п.= 4,5 В, U¹_вых=5,5 В			250			100			250
I¹_вых, мкА Состояние Z схема	U¹_и.п.= 5,5 В, U¹_вых= 2,4 В на входе разрешения Е1 U_вх= 2 В			40			20			50
I⁰_вых, мкА Состояние Z схема	U¹_и.п.= 5,5 В, U_вых= 0,4 В, U_вх= 2 В			-40			-20			-50
I¹_вх, мкА схема	U¹_и.п.= 5,5 В, U¹_вх= 2,7 В			40			20			50		20
I¹_{вх, max}, мА	U¹_и.п.= 5,5 В, U¹_вх= 10 В			1			0,1			1		0,1
I⁰_вх, мА схема	U¹_и.п.= 5,5 В, U⁰_вх= 0,4 В			-1,6			-0,4			-2,0		-0,6
I_к.з., мА	U¹_и.п.= 5,5 В, U⁰_вых= 0 В	-18		-55			-100			-100	-60	-150

Коэффициент передачи статического прямого тока биполярного транзистора

Заземление — это просто точка вашего выбора, чтобы вызвать 0 для других точек. Напряжения могут быть отрицательными, тем более что выбор того, что называть 0, является произвольным.

Внимательно прочитайте книгу, и вы, вероятно, увидите, что в этом разделе говорилось об общей базовой конфигурации. В этом случае основание обычно удерживается на фиксированном напряжении, вход — это ток, извлекаемый из эмиттера, а выход — коллектор. Общие причины использования этой конфигурации:

У вас есть приемник тока, но он должен работать с более высоким напряжением, чем он может изначально.
Вы хотите отделить возможно большие колебания напряжения от потребителя тока. Если в качестве приемника тока использовался пустой транзистор, емкостная связь от широко раскачивающегося выхода (коллектора) к базе вызывает отрицательную обратную связь на высоких частотах, что уменьшает полосу пропускания и замедляет время перехода. При использовании общего базового транзистора, буферизующего источник тока, источник тока видит только относительно постоянное напряжение эмиттера буферного транзистора. Поскольку база этого транзистора находится на фиксированном напряжении, он может поглощать емкостно связанный ток с выхода без вредных воздействий.
Вы используете общий базовый транзистор для создания источника тока. Например, если база подключена к источнику питания 5 В, можно получить достаточно хорошо управляемый ток, если последовательно подключить резистор к эмиттеру и переключить его на землю или нет.

Коэффициент передачи тока общей базовой ступени равен 1 в первом приближении. Ток эмиттера (вход) — это ток коллектора (выход) плюс базовый ток. Но отношение тока коллектора к току базы является коэффициентом усиления транзистора. Для достаточно высоких коэффициентов усиления дополнительный базовый ток в токе эмиттера достаточно мал, чтобы его можно было игнорировать.

Например, скажем, коэффициент усиления транзистора равен 50. В этом примере выходной сигнал общей базы (ток коллектора) составляет 50 мА. Это означает, что базовый ток составляет 1 мА, а ток эмиттера (вход) составляет 51 мА. Коэффициент передачи тока в этом примере составляет 50 мА / 51 мА = 0,98. Как я уже сказал, в основном 1.

В общем:

текущий коэффициент передачи = усиление / (усиление + 1)

Коэффициент усиления по току в транзисторе в режиме общей базы, класс 12, физика CBSE

Подсказка: Полупроводниковое устройство, используемое для усиления (как положительного, так и отрицательного) электронных сигналов, известно как транзисторы. Это трехконтактное устройство с выводами эмиттера, базы и коллектора. В основном это два типа: NPN-транзисторы и PNP-транзисторы.
В этом вопросе нам нужно рассчитать изменение тока коллектора, при этом предполагается, что изменение тока эмиттера должно составлять 5 мА с коэффициентом усиления по току 0.99 в режиме общей базы.

Полный пошаговый ответ:
Коэффициент усиления транзистора по току составляет 0,99, а изменение тока эмиттера составляет 5 мА.

Коэффициент усиления по току — это отношение изменения тока коллектора к изменению тока эмиттера в транзисторе. Математически $ \ alpha = \ dfrac {{\ vartriangle {I_c}}} {{\ vartriangle {I_e}}} $.

Теперь замените значение изменения тока эмиттера на 5 мА и 0,99 в качестве усиления по току в формуле $ \ alpha = \ dfrac {{\ vartriangle {I_c}}} {{\ vartriangle {I_e}}} $ для определения изменения коллекторного тока транзистора.

$
\ alpha = \ dfrac {{\ vartriangle {I_c}}} {{\ vartriangle {I_e}}} \\
0.99 = \ dfrac {{\ vartriangle {I_c}}} {{5 {\ text { mA}}}} — — — — (i) \\

Перемножение членов в уравнении (i) следующим образом:

$
\ vartriangle {I_c} = 0,99 \ times 5 {\ text {mA}} \\
= 4.95 {\ text {mA}} \\
$

Следовательно, необходимое изменение тока коллектора для изменения тока эмиттера на 5 мА с коэффициентом усиления по току в транзисторе в режиме общей базы равно 0.99 составляет 4,95 мА.

Итак, правильный ответ — «Вариант В».

Примечание:
Студенты должны убедиться, что в формуле для усиления по току используются изменения тока коллектора и эмиттера, а не суммарные или мгновенные токи. Нам необходимо использовать формулу для усиления по току, которая является отношение изменения тока коллектора к изменению тока эмиттера.

Транзистор ＜ Общие сведения о транзисторах ＞ | Основы электроники

Обратный ток при включении

В транзисторе NPN база находится под положительным смещением, коллектор — с отрицательным смещением, а обратный ток течет от эмиттера к коллектору.Также учтите проблемы, которые могут возникнуть при использовании в качестве транзисторов (например, меньшее усиление по току).

1. Было установлено, что при использовании не возникнет никаких проблем, таких как ухудшение качества или разрушение.

2. В случае транзистора NPN, B симметричен с C, а E с N. Следовательно, C и E могут использоваться в качестве транзистора, даже если они соединены в обратном порядке. В этом случае ток будет течь от E к C.

3. Ниже приведены характеристики транзисторов, подключенных в обратном порядке.

Низкая h _FE (примерно 10% от значения прямого направления)
Низкое сопротивление напряжению (около 7-8 В, примерно такое же, как у VEBO) В некоторых стандартных транзисторах напряжение может быть даже ниже (ниже 5 В) (учтите, что слишком низкое сопротивление напряжению может привести к пробою и ухудшению характеристик)
V _CE (sat) и V _BE (ON) не должны сильно измениться

Допустимая потеря мощности в корпусе

Допустимая потеря мощности в корпусе — это когда напряжение подается на транзистор и устройство начинает выделять тепло из-за потери мощности из-за протекания тока, особенно когда температура перехода Tj достигает абсолютного максимального значения (150 ° C).

Метод расчета (где △ Tx — величина повышения температуры при подаче питания Px)

В этом случае Pc, Ta, △ Tx и Px могут быть получены непосредственно из результатов измерения. Tj — единственное значение, которое нельзя получить напрямую. Поэтому ниже показано, как измерить VBE, по которому мы можем определить температуру перехода Tj.

В кремниевых транзисторах VBE зависит от температуры.

Следовательно, температуру перехода можно определить путем измерения VBE.Из измерительной схемы, показанной на диаграмме 1, к транзистору применяется условие мощности Pc (max) корпуса (в случае транзистора мощностью 1 Вт условия для питания VCB = 10VIE = 100 мА).

Как видно на Диаграмме 2:

В _BE 1 измеряется как начальное значение VBE
При подаче питания на транзистор произойдет тепловыделение на переходе
значение VBE после будет V _BE 2

Из этих результатов: △ V _BE = V _BE 2-V _BE 1

Здесь кремниевый транзистор будет иметь фиксированный температурный коэффициент, равный примерно -2.2 мВ / ºC. (Примечание: транзисторы Дарлингтона созданы из-за использования двух транзисторов -4,4 мВ / ºC). Следовательно, VBE от подаваемой мощности может быть получено из повышения температуры перехода по следующей формуле.

fT: ширина полосы пропускания, частота среза

fT: ширина полосы пропускания указывает максимальную рабочую частоту транзистора. В это время отношение тока коллектора к току базы ограничено до 1 (hFE = 1).

Когда частота входного сигнала, подаваемого на базу, приближается к рабочей частоте, hFE начинает уменьшаться.Когда hFE становится равным 1, рабочая частота fT называется полосой усиления. fT означает предел рабочей частоты. Однако в действительности для работы значение будет примерно от 1/5 до 1/10 от значения fT.

f: Зависит от измерительного оборудования. Опорная частота для измерения.
VCE: дополнительная настройка — для продуктов ROHM обычно используется стандартное значение.
Ic: дополнительная настройка — для продуктов ROHM обычно используется стандартное значение.

Транзисторы

на страницу продукта

В дополнение к низковольтным МОП-транзисторам для портативных устройств и цифровым транзисторам со встроенным резистором, ROHM предлагает ряд транзисторных продуктов, включая стандартные МОП-транзисторы, биполярные транзисторы и сложные транзисторы со встроенным диодом.

Фототранзистор

— обзор | Темы ScienceDirect

Оптический датчик положения коленчатого вала

В достаточно чистой окружающей среде положение вала также можно определить с помощью оптических методов. Рисунок 6.17 иллюстрирует такую систему. Опять же, как и в случае с магнитной системой, диск напрямую соединен с коленчатым валом. На этот раз в диске есть отверстия, соответствующие количеству выступов на дисках магнитных систем. С каждой стороны диска смонтированы оптоволоконные световоды.Отверстие в диске позволяет передавать свет через световоды от источника светодиода (LED) к фототранзистору, используемому в качестве светового датчика. Свет не будет передаваться от источника к датчику, когда нет отверстия, потому что твердый диск блокирует свет. С другой стороны, всякий раз, когда отверстие в диске совмещается с одной из оптоволоконных световодов, свет от светодиода проходит через диск на фототранзистор.

Рисунок 6.17. Оптический датчик углового положения.

Светоизлучающий диод, используемый в качестве источника света для этого датчика, находит все большее количество других применений в автомобильных системах, включая освещение (например.g., стоп-сигналы, указатели поворота и приборные дисплеи). Теория работы светодиода объясняется в главе 9. Светодиоды изготавливаются из различных полупроводниковых материалов и доступны в диапазоне длин волн от инфракрасного до ультрафиолетового, в зависимости от материала, изготовления и напряжения возбуждения. Даже сейчас есть светодиод белого света.

Другой важный компонент оптического датчика положения на рис. 6.17a — фототранзистор. Биполярный фототранзистор по существу имеет конфигурацию обычного транзистора, имеющего области коллектора, базы и эмиттера.Однако вместо того, чтобы вводить неосновные носители в базовую область через электрический источник (то есть через базовый ток i _b ), принятый свет выполняет эту функцию. Фототранзистор сконструирован таким образом, что свет от источника фокусируется в области перехода. Ширина запрещенной зоны основной области Δ E _g (то есть промежуток в допустимой энергии электронов от верха валентной зоны до нижнего края зоны проводимости — см. Главу 3) определяет длину волны света, до которой фототранзистор отвечает.

На рисунке 6.17b изображен фототранзистор NPN и его схема заземленного эмиттера. Переход коллектор – база имеет обратное смещение. Входящий свет с уровнем освещенности P фокусируется линзой на область основания (b) фототранзистора. Когда фотоны входящего света поглощаются в области базы, они создают носители заряда, эквивалентные току базы обычного биполярного транзистора. Как объяснялось в главе 3, увеличение носителей в основной области приводит к увеличению тока коллектор-эмиттер.Следовательно, ток коллектора I _c изменяется линейно с P и определяется как

(48) Ic = Io + βγP

, где β = усиление тока заземленного эмиттера

γ = константа преобразования силы света в эквивалентный базовый ток.

Напряжение нагрузки В _L определяется как

(49) VL = Vcc − IcRL = Vcc − RL (Io + βγP)

Каждый раз, когда отверстие в диске проходит через оптоволоконный свет путь, изображенный на рисунке 6.17а, напряжение нагрузки будет импульсом от высокого к низкому напряжению. Усилитель может быть сконфигурирован с отрицательным усилением напряжения, так что на его выходе будет положительный импульс напряжения в момент, когда любое отверстие проходит оптический путь. Эти импульсы напряжения можно использовать для определения углового положения вращающегося вала (например, коленчатого вала) аналогично магнитным датчикам положения, описанным выше.

Одна из проблем оптических датчиков заключается в том, что они должны быть защищены от грязи и масла; в противном случае оптический путь будет иметь недопустимую пропускную способность.С другой стороны, у них есть преимущества, заключающиеся в том, что они могут определять положение без работающего двигателя и что амплитуда импульсов практически постоянна при изменении скорости.

Основы транзисторов | DigiKey

Поразительно, но первый исправный Транзистор был заявлен 70 лет назад, 23 декабря 1947 года! ¹ Транзистор, вероятно, один из самых революционных компонентов, когда-либо изобретенных. Это привело к созданию интегральных схем, микропроцессоров и компьютерной памяти.

В этой статье мы обсудим следующие области;

(щелкните ссылку, чтобы перейти к любому разделу, который соответствует вашим потребностям)

Транзистор, также известный как BJT (Bipolar Junction Transistor), представляет собой управляемое током полупроводниковое устройство, которое может использоваться для управления потоком электрического тока, в котором небольшое количество тока в выводе базы управляет большим током между коллектором. и эмиттер. Их можно использовать для усиления слабого сигнала в качестве генератора или переключателя.

Обычно они изготавливаются из кристалла кремния, в котором полупроводниковые слои типа N и P соединены между собой. См. Рисунок 1 ниже.

Рис. 1: На рис. 1а показан вырез 2N3904 TO-92, на котором видны выводы E — эмиттер, B — база и C — коллектор, подключенные к кремнию. Рисунок 1b взят из журнала Radio-Electronics Magazine ² за май 1958 года, на котором показаны срезы и устройства слоев типа N&P (в то время называвшийся германиевым материалом).

Транзисторы

герметично закрыты и заключены в пластиковый или металлический корпус с тремя выводами (рис. 2).

Рис. 2. Сравнение размеров и различные популярные типы упаковки.

Для примера покажем, как работает транзистор NPN. Простой способ рассматривать его функцию как выключатель — это представить себе воду, протекающую через трубку, управляемую клапаном. Давление воды представляет собой «напряжение», а вода, протекающая по трубке, представляет собой «ток» (рис. 3).Большие трубки представляют собой переход коллектор / эмиттер с клапаном между ними, представленный на рисунке серым овалом, похожим на подвижную заслонку, которая приводится в действие током из маленькой трубки, представляющей Основание. Клапан предотвращает попадание воды под давлением из коллектора в эмиттер. Когда вода протекает через меньшую трубку (основание), она открывает клапан между соединением коллектор / эмиттер, позволяя воде проходить через эмиттер и на землю (земля представляет собой возврат для всей воды или напряжения / тока).

Рисунок 3: Это графическое представление показывает, как работает транзистор. Когда вода протекает через меньшую трубку (основание), она открывает клапан между соединением коллектор / эмиттер, позволяя воде течь через эмиттер на землю.

Если вы хотите просто включить цепь или нагрузку, вам следует учесть некоторые вещи. Определите, хотите ли вы смещать или возбуждать транзисторный ключ положительным или отрицательным током (т.е. Тип NPN или PNP соответственно). Транзистор NPN управляется (или включается) положительным током, смещенным на базе, для управления током, протекающим от коллектора к эмиттеру. Транзисторы типа PNP управляются отрицательным током, смещенным на базе, для управления потоком от эмиттера к коллектору. (Обратите внимание, что полярность для PNP противоположна NPN.) См. Рисунок 4 ниже для получения более подробной информации.

Рисунок 4: Условные обозначения для каждого типа транзистора.

После определения напряжения смещения следующая необходимая переменная — это величина напряжения и тока, которые требуются нагрузке для работы.Это будут минимальные номинальные значения напряжения и тока транзистора. В таблицах 1 и 2 ниже показаны некоторые популярные транзисторы и основные характеристики, включая их ограничения по напряжению и току.

Транзисторы, NPN и PNP, с выводами и поверхностным монтажом

Номер детали		Тип	Макс.напряжение коллектора / эмиттера (Vce)	Макс.ток коллектора Ic мА	Коэффициент усиления постоянного тока (hFE) (мин.) При Ic, Vce	Макс.мощность, мВт	Звенья серии 2N / MMBT для нескольких поставщиков **
К-92 с выводами	SOT-23 поверхностный монтаж	Тип	Макс.напряжение коллектора / эмиттера (Vce)	Макс.ток коллектора Ic мА		Макс.мощность, мВт	Звенья серии 2N / MMBT для нескольких поставщиков **
2N3904	MMBT3904	НПН	40	200	100 при 10 мА, 1 В	625/350 *	3904
2N4401	MMBT4401	НПН	40	600	100 при 150 мА, 1 В	625/350 *	4401
2N5089	ММБТ 5089	НПН	25	50	400 при 100 мкА, 5 В	625/350 *	5089
2N3906	MMBT3906	PNP	40	200	100 при 10 мА, 2 В	625/350 *	3906
2N4403	MMBT4403	PNP	40	600	100 при 150 мА, 1 В	625/350 *	4403
2N5087	MMBT5087	PNP	50	50	250 при 100 мкА, 5 В	625/350 *	5087

* Для пакета SOT-23
** Технические характеристики могут отличаться — подробности см. В техническом описании

Таблица 1.Популярные выводные и поверхностные транзисторы NPN и PNP.

Транзисторы, NPN и PNP, корпуса в металлическом корпусе

Номер детали		Тип	Макс.напряжение коллектора / эмиттера (Vce)	Макс.ток коллектора Ic мА	Коэффициент усиления постоянного тока (hFE) (мин.) При Ic, Vce	Макс.мощность, мВт	Звенья серии 2N для нескольких поставщиков **
К-18	К-39	Тип	Макс.напряжение коллектора / эмиттера (Vce)	Макс.ток коллектора Ic мА		Макс.мощность, мВт	Звенья серии 2N для нескольких поставщиков **
—	2N2219A	НПН	40	800	100 при 150 мА, 10 В	800	2219A
2N2222A	–	НПН	40	800	100 при 150 мА, 10 В	500	2222
–	2N2905A	PNP	60	600	100 при 150 мА, 10 В	600	2905
2N2907A	–	PNP	60	600	100 при 150 мА, 10 В	400	2907A

** Технические характеристики могут отличаться — подробности см. В техническом описании

Таблица 2.Популярные металлические корпуса могут быть упакованы на транзисторы NPN и PNP.

На рисунке 5 ниже показан пример схемы, которая включает переход коллектор-эмиттер путем подачи питания на базу или смещения транзистора для его включения путем подачи 5 вольт на базу с помощью ползункового переключателя. В этом примере загорается светодиод, который в данном случае является нагрузкой. При смещении базы требуется правильное использование резисторов для предотвращения перегрузки по току. Я использовал детали с выводами на макетной плате, чтобы протестировать схему в моем примере. Большинство инженеров будут использовать компоненты для поверхностного монтажа (гораздо меньшего размера, чем корпус TO-92), когда дело доходит до использования транзисторов в новом продукте, выходящем на рынок.Вот ссылка, которая показывает различные размеры корпусов для 3904 транзисторов.

Поскольку 2N3904 является NPN-транзистором, базе требуется положительное смещение (соответствующие уровни напряжения и сопротивления) для включения коллекторно-эмиттерного перехода для правильного протекания тока. Также важно использовать нагрузочный резистор (R1), чтобы не пропускать слишком большой ток через светодиод и транзистор. Для получения дополнительной информации об этом транзисторе см. Техническое описание 2N3904.

Рисунок 5: Пример схемы 2N3904 для зажигания светодиода с помощью ползункового переключателя EG1218, показывающего контакты C (коллектор), E (эмиттер) и B (основание) (изображение на схеме-it).

На рисунке 6 показан пример схемы ночного освещения с использованием транзистора PNP. Чтобы увидеть детали этой схемы, перейдите по ссылке на инженерный вики-сайт Digi-Key и выполните поиск по PNP Night Light.

Рисунок 6: Пример схемы ночного освещения 2N3906 для освещения светодиода с фотоэлементом PDV-P5003 (изображение на схеме it)

Как все началось? Эта кроличья нора идет очень глубоко; однако я начну с изобретения телефона. Многие будут спорить, кто действительно изобрел первый рабочий электрический прототип; однако первый патент был получен Александром Грэмом Беллом 7 марта ^-го, 1876 ³, а позже он основал американскую телефонную и телеграфную компанию (также известную как AT&T).Примерно в 1894 году истек срок действия патента Белла ¹. Хотя AT&T доминировала на рынке телефонной связи до начала 1900-х годов, другие компании образовались и увели клиентов у AT&T. Из-за этого компания почувствовала необходимость продолжать доминировать и расширять свой рынок. В 1909 году президент AT&T Теодор Вейл ¹ хотел передавать телефонные звонки трансконтинентально (из Нью-Йорка в Калифорнию). Но для этого им нужен был хороший усилитель или повторитель для усиления сигналов, распространяющихся на большие расстояния.Ранее, в 1906 году, Ли Де Форест позаимствовал идею Джона А. Флеминга (который позаимствовал работу у Томаса Эдисона и создал устройство на вакуумной лампе, называемое «колебательным клапаном», используемым для обнаружения радиоволн), модифицировал ее и создал Триод — неэффективная трехконтактная вакуумная лампа, которую можно было использовать в качестве усилителя. В 1912 году Форест был приглашен Гарольдом Арнольдом из Western Electric Company (производитель AT&T), чтобы продемонстрировать свое изобретение. Хотя Триод Фореста работал при низких напряжениях, Арнольду требовалось, чтобы он работал при более высоких напряжениях, чтобы создать эффективные ретрансляторы для передачи голоса на большие расстояния.Арнольд считал, что сможет сделать триод лучше, поэтому нанял ученых, чтобы они поняли, как работает устройство и как его можно улучшить. В октябре 1913 года он добился успеха. Вскоре повсюду были проведены телефонные линии. Инвестиции, которые компания AT&T вложила в наем ведущих ученых на протяжении многих лет, заставили их понять, что глубокие исследования дадут им конкурентное преимущество перед их конкурентами, и в 1925 году они образовали Bell Telephone Laboratories.

Для поддержания работы телефонных линий требовалось много тысяч электронных ламп и реле.Однако электронные лампы потребляли много энергии, были большими и часто перегорали. Получив понимание из технологических разработок кристалл-выпрямителя, используемого для работы радара во время Второй мировой войны, Мервин Келли, директор по исследованиям Bell, подозревал, что полупроводники (твердотельные устройства) могут быть ответом на создание устройства, которое может заменить дорогостоящие устройства. , ненадежные вакуумные лампы. Келли обратился к одному из блестящих физиков, Уильяму Шокли, чтобы объяснить свое видение улучшения компонентов, используемых для передачи голоса по проводам.Келли выразил свои чувства, что он был бы рад, когда шумные механические реле и энергоемкие электронные лампы когда-нибудь будут заменены твердотельными электронными устройствами. Это действительно понравилось Шокли и стало его основной целью. Келли поручила Шокли найти способ добиться этого.

Он был блестящим теоретиком, но не очень хорошо конструировал свои идеи. Шокли предпринял несколько попыток доказать свою идею о полевом переносе электронов для соединения двух сторон полупроводника путем подачи энергии на пластину над полупроводниками.Он был неудачным. Разочарованный, он обратился к двум другим физикам из Bell labs, Джону Бардину (блестящему в теории электронов в полупроводниках) и Уолтеру Браттейну (отлично разбирающемуся в прототипах и использовании лабораторного оборудования). Они стали частью его команды. Шокли позволил двойной команде работать самостоятельно. За прошедшие годы было сделано много попыток получить работу с полевым эффектом, но это так и не удалось. Они просмотрели свои расчеты, и теоретически это должно было сработать. Думая нестандартно, Бардин и Браттейн экспериментировали с тонкими пластинками кремния и германия, пытаясь заставить работать эффект поля.Осенью 1947 года появились признаки прогресса, поскольку у Браттейна возникли проблемы с конденсацией воды, оседающей на поверхности полупроводника. Вместо того, чтобы сушить его, он поместил каплю воды поверх кремния, подал напряжение на пластину над ней и заметил усиливающий эффект. Капля воды помогла преодолеть поверхностный барьер, который помог создать поток электронов, но он был медленным и не мог чисто усилить голосовые сигналы, необходимые для успешной передачи голоса.

В декабре 1947 года (отмеченном как Месяц Чудеса) они подумали об устранении эффекта промежутка поля, удалении воды и создании золотого контакта, касающегося полупроводника. Они перешли на германий, с которым в то время было легче работать, и изолировали его тонкой оксидной пленкой, которая естественным образом образуется на германии. Многие тесты прошли безуспешно. Затем в середине декабря, по-видимому, случайно, Уолтер Браттейн случайно смыл оксидное покрытие, сделав контакт золотом прямо с германием! Бинго !!! Он обнаружил хорошее усиление, и транзистор был исправен.Вместо того, чтобы притягивать электроны к поверхности полупроводника, как это предполагалось в идее эффекта поля Шокли, Браттейн / Бардин обнаружили, что, соприкасаясь с полупроводником с золотым контактом, они вводят дырки в полупроводник, позволяя течь электричеству. Примерно в середине декабря 1947 года без ведома Шокли они приступили к созданию действующего прототипа. Браттейн собрал устройство в форме пластикового треугольника с золотой фольгой по скошенным краям и проделал тонкий, как бритва, разрез в острие треугольника.Это был крайне примитивный прототип. Они использовали скрепку, сделанную в виде пружины, чтобы вдавить треугольник в тонкий германиевый полупроводник поверх тонкой медной пластины, где было два вывода — по одному на каждом конце треугольника. Медная пластина под пластиной германия служила, если хотите, выводом 3 ^rd (рис. 7). В итоге его назвали точечным контактным транзистором.

Браттейн и Бардин позвонили Шокли, чтобы сообщить ему хорошие новости. То, что я исследовал, говорит о том, что у Шокли были смешанные эмоции, он был рад, что это было функционально, но разочарован тем, что он не создал это напрямую.Демонстрация для боссов Шокли произошла через неделю после того, как они ее обнаружили 23 декабря ^{-го числа}, 1947 г. (об этом было публично объявлено 30 июня 1948 г.). Позже в то время была сделана фотография для истории (рис. 8). Шокли знал, что изготовить хрупкий точечный контактный транзистор будет непросто, и он был поглощен попытками сделать его лучше (самостоятельно). Шокли лихорадочно работал, пытаясь решить проблему по-своему … документируя свои мысли о попытках сделать ее более интегрированной за счет наслоения полупроводниковых материалов вместе.Для завершения теории патента на переходный транзистор (подана 25 июня ^-го,, 1948 г.) потребовалось гораздо больше исследований. Функциональный транзистор с n-p-n переходом был продемонстрирован 20 апреля ^-го годов (стало возможным благодаря работе Гордона Тила и Моргана Спаркса). Подробности всего этого гораздо глубже, чем вы можете себе представить ⁴.

Нобелевская премия за изобретение транзисторного эффекта была присуждена Уильяму Шокли, Джону Бардину и Уолтеру Браттейну 10 декабря 1956 года.

Рисунок 7. Точечный контактный транзистор (повторно используется с разрешения Nokia Corporation)

Рис. 8: Джон Бардин (слева), Уильям Шокли (в центре) и Уолтер Браттейн (справа). (Используется повторно с разрешения Nokia Corporation)

Риордан, Майкл и Лилиан Ходдсон. 1997. Crystal Fire: изобретение транзистора и рождение информационного века. Нью-Йорк, Нью-Йорк: W.W. Norton & Company, Inc.
Райдер, Р.М. 1958. «Десять лет транзисторам», Radio-Electronics Magazine, май, стр. 35.
Издательская компания Houghton Mifflin Harcourt. 1991. «АЛЕКСАНДР ГРЭМ БЕЛЛ». Проверено 19 декабря, 2017.
Риордан, Майкл, Лилиан Ходдсон и Коньерс Херринг. 1999. «Изобретение транзистора», Modern Physics , Vol 71, No. 2: Centenary.

Дополнительную информацию можно найти по адресу: http://www.pbs.org/transistor/

Заявление об ограничении ответственности: мнения, убеждения и точки зрения, выраженные различными авторами и / или участниками форума на этом веб-сайте, не обязательно отражают мнения, убеждения и точки зрения Digi-Key Electronics или официальную политику Digi-Key Electronics.

Транзистор Дарлингтона: что это? (Пара Дарлингтона)

Что такое транзистор Дарлингтона?

Транзистор Дарлингтона (также известный как пара Дарлингтона ) — это электронный компонент, созданный с помощью комбинации двух BJT (биполярный переходный транзистор), соединенных таким образом, что обеспечивает очень высокий коэффициент усиления по току. Это достигается за счет сложного усиления, при котором ток усиливается первым транзистором, а затем еще больше усиливается вторым транзистором.

Поскольку эта составная структура сконструирована из двух BJT, этот транзистор также известен как «пара Дарлингтона ». Этот транзистор ведет себя как единичный транзистор, поскольку имеет только один эмиттер, коллектор и базу. Транзистор Дарлингтона был изобретен Сидни Дарлингтоном в 1953 году.

Если коэффициент усиления по току транзистора составляет β1 и β2, общий коэффициент усиления по току пары Дарлингтона равен β1β2. Коэффициент усиления по току этого транзистора очень высок по сравнению с обычным транзистором.Поэтому этот транзистор также известен как «Супер бета-транзистор ».

Схема транзистора Дарлингтона

Транзистор Дарлингтона состоит из двух транзисторов PNP или транзисторов NPN, соединенных друг с другом. Это единый корпус с общим выводом коллектора для обоих транзисторов.

Вывод эмиттера первого транзистора соединен с выводом базы второго транзистора. Следовательно, питание базы подается только на первый транзистор, а выходной ток снимается только со второго транзистора.Следовательно, он состоит только из одной базы, эмиттера и коллектора, как показано на рисунке ниже.

Схема транзистора Дарлингтона

Есть два транзистора Q1 и Q2.

I _b1 = Базовый ток транзистора Q1
I _e1 = Эмиттерный ток транзистора Q1
I _b2 = Базовый ток транзистора Q2
I _e2 = Эмиттерный ток транзистора Q2

Как указано выше На рисунке показаны два транзистора в одном корпусе. Из этих двух цифр общий ток базы (общий входной ток) корпуса транзистора равен току базы транзистора Q1.

Точно так же полный ток эмиттера (общий выходной ток) корпуса равен эмиттерному току транзистора Q2.

В _be1 = напряжение база-эмиттер транзистора Q1
В _be2 = напряжение база-эмиттер транзистора Q2

Полное напряжение база-эмиттер представляет собой сумму напряжений база-эмиттер обоих транзисторов.

β ₁ = Коэффициент усиления по току транзистора Q1
β ₂ = Коэффициент усиления по току транзистора Q2

Общий коэффициент усиления по току транзистора Дарлингтона составляет β _D.Общий коэффициент усиления по току транзистора — это отношение выходного тока к входному.

(1)

В транзисторе ток эмиттера складывается из тока базы и тока коллектора. И ток коллектора в β раз больше тока базы. Следовательно, в общем виде транзистор,

(2)

Для транзистора Q2,

Из уравнения (1),

Из принципиальной схемы эмиттерный ток транзистора Q1 равен равен току базы транзистора Q2.

Для транзистора Q1,

В приведенном выше уравнении значение β ₁ β ₂ очень велико по сравнению со значением β ₁ + β ₂. Рассмотрим пример, в котором β ₁ = 100 и β ₂ = 100.

В этом условии β ₁ β ₂ = 10000 и β ₁ + β ₂ = 200. Следовательно, величиной β ₁ + β ₂ можно пренебречь.А усиление транзистора Дарлингтона составляет

PNP и NPN транзистор Дарлингтона

Если пара Дарлингтона состоит из обоих транзисторов PNP, получается транзистор Дарлингтона PNP. И если пара Дарлингтона состоит из обоих NPN-транзисторов, получается NPN-транзистор Дарлингтона. Схема подключения транзисторов Дарлингтона NPN и PNP показана на рисунке ниже.

PNP и NPN Транзистор Дарлингтона

Для обоих типов транзисторов клемма коллектора является общей.В транзисторе PNP ток базы подается на вывод эмиттера второго транзистора. А в транзисторе NPN ток эмиттера подается на вывод базы второго транзистора.

Место, необходимое для транзистора Дарлингтона, меньше места, необходимого для двух транзисторов. Потому что здесь коллекторный вывод у обоих транзисторов общий.

Транзисторный переключатель Дарлингтона

Допустим, мы хотим включать и выключать нагрузку с помощью микроконтроллера.Для выполнения этой задачи, во-первых, мы используем обычный транзистор в качестве переключателя, а во-вторых, мы используем транзистор Дарлингтона. Принципиальная схема этой конфигурации показана на рисунке ниже.

Транзистор Дарлингтона в качестве переключателя

В этом состоянии ток, необходимый для нагрузки, составляет 5 А. И микроконтроллер может потреблять ток только 20 мА на базу транзистора.

Теперь, если мы хотим подать на нагрузку ток 5А, тогда

Значение коэффициента усиления по току β нормального транзистора составляет около 100.

И для управления этим транзистором в режиме насыщения значение тока базы должно быть не менее

Для обеспечения состояния насыщения и для глубокого насыщения ток базы в 5 раз больше этого ценить. Следовательно, необходимое значение базового тока составляет 250 мА.

Но микроконтроллер может потреблять ток только 20 мА на базу. Следовательно, этот микроконтроллер не может включить нагрузку.

Если мы используем транзистор Дарлингтона в качестве переключателя, в этом состоянии ток нагрузки останется прежним.Но коэффициент усиления по току транзистора Дарлингтона β _d = 10000. Теперь мы вычисляем необходимый базовый ток,

А для глубокого насыщения мы берем базовый ток в 5 раз больше этого значения. Следовательно, значение базового тока в случае пары Дарлингтона составляет 2,5 мА. И этого тока достаточно, чтобы потреблять микроконтроллер.

Таким образом, мы можем запустить одну и ту же нагрузку с тем же микроконтроллером, если мы используем транзистор Дарлингтона в качестве переключателя.

TIP120 Транзистор Дарлингтона

TIP120 представляет собой пару Дарлингтона NPN с коэффициентом усиления по току 1000. Это хороший выбор для сопряжения сильноточной нагрузки с Arduino и микроконтроллером.

Имеет три терминала; pin-1 — это базовый терминал, pin-2 — терминал коллектора, а pin-3 — терминал эмиттера.

Контакт-1 (база) используется для включения и выключения транзистора. Ток протекает через контакт 2 (коллектор), обычно связанный с нагрузкой. И ток протекает через контакт 3 (эмиттер), обычно подключенный к земле.

Коллекторный ток TIP120 составляет 5А. Следовательно, он может потреблять нагрузку до 5А. Пиковое значение тока коллектора составляет 8А. Он не предназначен для непрерывной работы от 8А. Это просто пиковый ток, который TIP120 может выдержать в течение короткого периода времени.

Напряжение коллектор-эмиттер (VCE) составляет 60 В. Если вам нужно больше напряжения, вы можете использовать другой транзистор семейства TIP, например TIP121 и TIP122, который может работать от 80 В и 100 В соответственно.

Эквивалентная схема TIP120 показана на рисунке ниже.Схема, эквивалентная

TIP120

Как проверить транзистор Дарлингтона?

Чтобы проверить, включен ли транзистор Дарлингтона (работает) или выключен (поврежден), выполните следующие действия.

Step-1: Вам необходимо идентифицировать клеммы базы, коллектора и эмиттера. И вы должны знать, что это транзистор PNP или NPN. Эти шаги относятся к паре Дарлингтона NPN. Измерительные провода для транзистора PNP перевернуты.

Step-2: Установите шкалу цифрового мультиметра (DMM) на символ диода.Если его нет в мультиметре, установите мультиметр в режим низкого сопротивления.

Step-3: Соедините положительный вывод мультиметра с выводом базы транзистора и соедините отрицательный вывод мультиметра с коллектором, а затем с эмиттером.
Если транзистор исправен, мультиметр показывает низкое значение hFE (коэффициент усиления транзистора по току).

Step-4: Теперь поменяйте местами провода и подключите положительный провод к клеммам коллектора и эмиттера.Подключите отрицательный провод к клемме базы.
Из-за теста обратного смещения он показывает обрыв цепи или бесконечное сопротивление.

Преимущества транзистора Дарлингтона

Транзистор Дарлингтона (т.е. пара Дарлингтона) имеет несколько преимуществ по сравнению с обычным транзистором. Они сведены в список ниже:

Основным преимуществом транзистора Дарлингтона является высокий коэффициент усиления по току. Таким образом, небольшой ток базы может вызвать срабатывание транзистора.
Он предлагает высокий входной импеданс, что приводит к равному уменьшению выходного импеданса.
Это единый пакет. Таким образом, легко настроить на печатной плате или печатной плате по сравнению с подключением двух разных транзисторов.

Недостатки транзистора Дарлингтона

Недостатки транзистора Дарлингтона (то есть пары Дарлингтона) суммированы в приведенном ниже списке:

Он имеет низкую скорость переключения.
Напряжение база-эмиттер почти в два раза по сравнению с нормальным транзистором.
Из-за высокого напряжения насыщения в таком применении он рассеивает большую мощность.
Пропускная способность ограничена.
Транзистор Дарлингтона вносит фазовый сдвиг на определенной частоте в цепь отрицательной обратной связи.

[Решено] Конфигурация, в которой усиление по току транзисторного усилителя

Вопрос:

(Посмотреть на хинди)

Бесплатная практика с пробными тестами из тестовой тетради

Опции:

Общая база

Общий коллектор

Общий эмиттер

Ничего из вышеперечисленного

Правильный ответ:

Вариант 1 (Решение ниже)

Этот вопрос ранее задавали в

Технический помощник IPRC (ISRO) (электроника): предыдущий доклад 2018 г. (дата проведения: 21 апреля 2018 г.)

Решение:

Скачать вопрос с решением PDF ››

Конфигурация, в которой коэффициент усиления по току транзисторного усилителя ниже, представляет собой общую базу .

Общая базовая конфигурация:

Эмиттер входной клеммы — база (EB)

Коллектор выходных клемм — база (CB)

Так как для применения в BJT

EB Junction → прямое смещение (низкое сопротивление)

CB Junction → обратносмещенный (высокий импеданс)

Различные конфигурации транзисторов и их характеристики приведены в таблице

Параметры	Общий эмиттер (CE)	Общий коллектор (CC)	Общая база (CB)
Коэффициент усиления по току (AI)	Высокая	Высокая	Низкая (единица)
Коэффициент усиления по напряжению (AV)	Высокая	Низкая (единица)	Высокая
Входное сопротивление (Ri)	Средний	Высокая	Низкая
Выходное сопротивление (R0)	Средний	Низкая	Высокая
Изменение фазы	180 °	0 °	0 °

Скачать вопрос с решением PDF ››
Принципы работы схем и приложений

— Реклама —

Транзистор NPN_ Точно так же, как мозг, компьютеры содержат миллиарды миниатюрных ячеек, называемых транзисторами.Все они представляют собой полупроводниковые устройства, сделанные из кремния, химического соединения, которое в больших количествах содержится в песке. С момента своего изобретения транзисторы произвели революцию во многих отраслях промышленности, в частности, в электронной промышленности. Транзистор был изобретен Джоном Бардином, Уильямом Шокли и Уолтером Хаузером Браттейном в 1947 году. Это много разных типов транзисторов, которые можно разделить на PNP, NPN, JFET и MOSFET.

Что такое транзистор?

Транзисторы — это электронные компоненты, которые используются в схемах для усиления или переключения электрических сигналов или мощности и позволяют использовать их в большом количестве электронных устройств.Транзистор имеет два соединенных друг с другом PN диода. Кроме того, у него есть три терминала с именами эмиттер, база и коллектор. Фундаментальная идея и физический закон, лежащий в основе транзистора, заключаются в том, что он должен позволять вам управлять потоком тока по одному каналу, изменяя интенсивность гораздо меньшего тока, протекающего через другой канал.

Транзисторы — это полупроводниковые устройства с тремя выводами, которые могут усиливать и выпрямлять. (Ссылка: byjus.com)

Клеммы транзисторов

Как обсуждалось в предыдущем разделе, транзистор состоит из трех выводов: эмиттер , коллектор, и база .В этом разделе мы подробно обсуждаем функции каждого терминала.

Основание служит устройством управления затвором для большего источника электроэнергии. Коллектор — это более крупный источник электроэнергии, а выход этого источника — эмиттер. Ток, протекающий через затвор от коллектора, можно регулировать, посылая различные уровни тока от базы. Таким образом, очень небольшое количество тока может использоваться для управления большим током, как в усилителях. Транзистор работает как переключатель или как усилитель.Как обсуждалось ранее, транзистор состоит из трех выводов: эмиттер , база, и коллектор . В этой части мы подробно обсудим работу каждого терминала.

База работает как контроллер ворот для более высокого напряжения питания. Коллектор — это более высокий источник питания, а выход этого источника — эмиттерная часть. Ток, проходящий через затвор от коллектора, можно нормализовать, посылая переменные уровни тока от базы.В результате небольшое количество тока можно использовать для управления значительным током, как в усилителях. Как упоминалось ранее, транзисторы работают в системах как переключатель или как усилитель.

Физические характеристики клемм можно описать следующим образом:

Излучатель: t его часть транзистора находится с левой стороны. Он среднего размера и сильно легирован.

База: его сегмент расположен в центре транзистора.Он тонкий и слегка легированный.

Коллектор: этот элемент находится на правой стороне транзисторов. Он больше эмиттера и умеренно легирован.

F или наоборот, смещенный переход база-эмиттер

У нас есть поток электронов (дырок) в направлении эмиттера к базе и дырок (электронов) в противоположном направлении от базы к эмиттеру, но поскольку Концентрация эмиттерных электронов (дырок) более значительна, чем базовых дырок (электронов), этот ток в основном состоит из электронов (дырок).

Эти эмиттерные электроны (дырки) выращивают неосновные носители в базе; хотя, поскольку база узкая, в ней происходит очень небольшая рекомбинация электронов и дырок, и эти электроны (дырки) перемещаются к переходу коллектор-база.

Обратносмещенный переход коллектор-база

Когда эти эмиттерные электроны (дырки) касаются перехода коллектор-база, они втягиваются через переход в коллектор электрического поля из-за истощения ионов.

Разновидности транзисторов и их применение

У нас есть много типов транзисторов, и каждый транзистор имеет свою особую конструкцию из-за своего применения. Одна из основных классификаций транзисторов проиллюстрирована на рисунке ниже:

BJT и FET — это два основных типа транзисторов, и каждый тип имеет свой собственный вид. (Ссылка: byjus.com)

Транзистор с биполярным соединением

Транзисторы с биполярным соединением, сокращенно называемые BJT, представляют собой устройство с контролем тока, состоящее из двух PN-переходов для своей функции.Они сконфигурированы в двух системах как транзисторы PNP и NPN. Среди этих двух транзистор NPN является наиболее предпочтительным для удобства. NPN-транзистор построен путем помещения материала с примесью P между двумя материалами с примесью азота. С другой стороны, транзистор PNP состоит из размещения материала с примесью азота между двумя материалами с примесью фосфора.

Полевой транзистор

Полевые транзисторы, сокращенно называемые полевыми транзисторами, представляют собой устройства, управляемые напряжением, в отличие от BJT, которые представляют собой устройства с управлением по току.Полевой транзистор является униполярным устройством, и это означает, что все они сделаны с использованием материалов p-типа или n-типа в качестве основной подложки. Одним из многих их преимуществ является то, что все они имеют очень высокий входной импеданс. Импеданс этих типов составляет порядка мегаомов. Кроме того, у них есть много других преимуществ, таких как низкое энергопотребление и низкое тепловыделение.

В чем разница между биполярным переходным транзистором и полевым транзистором?

В этой части мы сравним различные различия между BJT и FET.

Биполярный переходной транзистор — это биполярное устройство, а полевой транзистор — униполярное устройство.
Биполярный переходной транзистор — это устройство, управляемое током, а полевой транзистор — устройство, управляемое напряжением.
Биполярные переходные транзисторы имеют низкое входное сопротивление, тогда как полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивление.
Биполярные переходные транзисторы имеют низкий уровень шума, в то время как полевые транзисторы имеют высокий уровень шума.
Биполярные переходные транзисторы имеют меньшую термостабильность, в то время как полевые транзисторы обладают хорошей термостабильностью.

Хотя транзистор работает как усилитель, он служит усилителем энергии. Он входит в состав практичных устройств, таких как слуховые аппараты, поскольку это один из предшествующих устройств, которые мы используем в качестве транзисторов. Слуховые аппараты включают в себя крошечный микрофон, который улавливает звуки для ваших целей и преобразует их в различные электрические токи.Кроме того, микрофоны подключены к транзистору, который поддерживает миниатюрный громкоговоритель, и мы слышим гораздо более громкую версию шума вокруг нас.

Транзисторы также могут работать как переключатель. Электрический ток, протекающий через одну часть транзисторов, может вызвать гораздо больший ток в другой части, и именно так работают все компьютерные микросхемы. Например, микросхема памяти содержит сотни транзисторов, каждый из которых может быть включен или выключен по отдельности. Поскольку каждый транзистор может находиться в двух разных состояниях, они могут хранить два числа ноль и единицу по отдельности.Чип может использовать миллиарды транзисторов, чтобы хранить миллиарды нулей и единиц, а также столько букв и цифр, сколько нам нужно.

Применение транзисторов

Полупроводящие вещества делают возможной работу транзисторов. Большинство из нас могут быть знакомы с электрически непроводящими и проводящими материалами. Металлы обычно считаются проводящими, в то время как пластмассы, дерево, керамика и стекло являются изоляторами или непроводящими веществами. Группа инженеров и ученых открыла, как использовать определенные типы кристаллов и протестировать их в качестве устройств электронного управления, используя их полупроводниковые свойства.

Тепловой выключатель

Термистор — один из важнейших компонентов в цепях термовыключателя. Это своего рода резистор, который реагирует на окружающую температуру. Когда температура становится выше, сопротивление уменьшается, и наоборот.

Более высокая доля напряжения питания снижается на R , когда на термистор подается тепло, и сопротивление термистора падает. Базовый ток возрастает и, как следствие, увеличивается ток коллектора.В результате звучит сирена, а лампочка светится. Эти специальные схемы полностью используются в системах пожарной сигнализации.

Интегральные схемы

Интегральные схемы содержат резисторы, диоды, транзисторы и конденсаторы, объединенные с тонким кремниевым кристаллом, известным как микрочип. Интегральные схемы потребляют меньше электроэнергии и занимают небольшое пространство, что делает схему небольшого размера, так что ее можно построить с низкими затратами.

Что такое транзистор NPN?

Транзистор NPN — это один из типов биполярных переходных транзисторов (BJT).Транзистор NPN состоит из двух полупроводниковых материалов n-типа, и их разделяет тонкий слой полупроводника p-типа. В транзисторах этого типа большинство носителей заряда — электроны. Течение электронов в направлении от эмиттера к коллектору формирует ток в транзисторе NPN. Как правило, NPN-транзистор является наиболее популярным типом биполярных транзисторов и используется гораздо чаще, потому что подвижность электронов выше, чем подвижность дырок. Как обсуждалось ранее, NPN-транзистор имеет три вывода — эмиттер, базу и коллектор, как и другие типы.Транзистор NPN в основном используется для усиления и переключения сигналов.

Схема транзистора NPN

На рисунке ниже показаны символ и структура транзистора NPN. Мы можем наблюдать токи цепи, три вывода транзистора и представления значений напряжения в этой структуре. Теперь поговорим о работе NPN-транзисторов.

Символ и структура транзистора NPN в цепи (Ссылка: electronicshub.org)

Транзистор NPN рабочий

На рисунке ниже показана схема транзистора NPN с резистивными нагрузками и напряжениями питания.Клемма коллектора всегда подключена к положительному напряжению. Вывод эмиттера имеет соединение с отрицательным источником питания, а вывод базы управляет состояниями ВКЛ / ВЫКЛ транзистора в зависимости от приложенного к нему напряжения.

Транзистор NPN в цепи с резисторами и источниками напряжения (Ссылка: electronicshub.org)

Транзистор NPN работает очень сложно. Как видно на приведенной выше схеме подключения, напряжение питания V _B подключено к клемме базы через нагрузку R _B.Вывод коллектора подключен к напряжению V _CC через нагрузку R _L. Нагрузки R _B и R _L могут ограничивать ток через соответствующие клеммы. В этой системе клеммы коллектора и клеммы базы всегда имеют положительное напряжение по отношению к клемме эмиттера.

Если напряжение базы эквивалентно напряжению эмиттера, то транзистор выключен. В то время как базовое напряжение увеличивается по сравнению с напряжением эмиттера, транзистор все больше переключается, чтобы быть полностью открытым.Если на клемму базы подается достаточное положительное напряжение, то есть в полностью включенном состоянии, генерируется поток электронов, и ток IC проходит через эмиттер на коллектор. Теперь базовая клемма работает как вход, а область коллектор-эмиттер — как выход.

Для правильного протекания тока между эмиттером и коллектором необходимо, чтобы положительное напряжение коллектора было больше, чем напряжение эмиттера транзистора. Между эмиттером и базой есть некоторое падение напряжения, около 0.7В. В результате требование к базовому напряжению превышает падение напряжения 0,7 В; в противном случае транзистор работать не будет. Уравнение тока базы в биполярном NPN-транзисторе:

I_ {B} = (V_ {B} -V_ {BE}) / R_ {B}

где,

V _B = Напряжение смещения базы

I _B = Ток базы

R _B = Сопротивление базы

В _BE = 0,7 В = Входное напряжение база-эмиттер

Вычисляется выходной ток коллектора в обычном эмиттерном NPN-транзисторе с помощью закона напряжения Кирхгофа (KVL).Уравнение для напряжения питания коллектора представлено как:

V_ {CC} = I_ {C} R_ {L} + V_ {CE}

Из приведенного выше уравнения дан ток коллектора для NPN-транзистора с общим эмиттером. как

I_ {C} = (V_ {CC} — V_ {CE}) / R_ {L}

В обычном NPN-транзисторе соотношение между током эмиттера и током коллектора представлено как:

I_ {C} = \ beta I_ {B}

В активной области NPN-транзистор работает как отличный усилитель.В обычном эмиттере полный ток NPN-транзистора, протекающий в транзисторе, определяется как отношение тока коллектора к току базы как I_ {C} / I_ {B}. Это соотношение также известно как «усиление постоянного тока» и не имеет единиц измерения. Это отношение обычно выражается с помощью β, а максимальное значение β составляет около 200. В базовом транзисторе NPN общий коэффициент усиления по току определяется отношением тока коллектора к току эмиттера как I_ {C} / I_ {E}. Это отношение известно как α, и значение обычно равно единице.

Взаимосвязи α, β и γ в транзисторах NPN

Существует взаимосвязь между двумя параметрами отношения β и α, как будет описано ниже.

α = выходной ток / входной ток = усиление постоянного тока для базовой схемы

В NPN-транзисторе с общей базой ток коллектора (IC) является выходным током, а ток эмиттера — входным током (IE).

\ alpha = I_ {C} / I_ {E}

Значение текущего усиления (α) очень близко к единице и немного меньше единицы.Как известно, ток эмиттера равен величине малого базового тока в дополнение к большому току коллектора:

I_ {E} = I_ {C} + I_ {B}

I_ {B} = I_ {E} — I_ {C}

На основе предыдущего уравнения α коллектор:

I_ {c} = \ alpha I_ {E}

I_ {B} = I_ {E} — \ alpha I_ {E}

I_ {B} = I_ {E} (1- \ alpha)

β = Выходной ток / Входной ток = усиление постоянного тока для цепи эмиттера

Здесь ток коллектора — это выходной ток, а ток базы входной ток.

\ beta = I_ {C} / I_ {B}

\ beta = I_ {C} / I_ {E} (1- \ alpha)

\ beta = \ alpha / (1- \ alpha)

На основе приведенных выше уравнений мы можем представить взаимосвязь между α и β как:

\ alpha = \ beta (1- \ alpha) = \ beta / (\ beta +1)

\ beta = \ alpha (1+ \ beta) = \ alpha / (1- \ alpha)

Значение β может изменяться в диапазоне от 20 до 1000 для маломощных транзисторов, работающих на высоких частотах.Но обычно значение β может иметь значения в диапазоне 50-200.

В коллекторных NPN-транзисторах коэффициент усиления по току известен как отношение тока эмиттера IE к базовому току IB. Этот коэффициент усиления по току определяется как γ.

\ gamma = I_ {E} / I_ {B}

Как известно, ток эмиттера равен:

I_ {E} = I_ {C} + I_ {B}

\ gamma = (I_ {C} + I_ {B}) / I_ {B}

\ gamma = (I_ {C} / I_ {B}) + 1

\ gamma = \ beta +1

Вот отношения между α, β и γ, как показано ниже:

\ alpha = \ beta / (\ beta +1)

\ beta = \ alpha / (1- \ alpha)

\ gamma = \ beta +1

Пример для NPN-транзистора

Здесь мы хотим вычислить базовый ток I _B для переключения резистивной нагрузки 4 мА транзистора NPN.{-3}) / 100 = 40 мкА

В другом случае для расчета тока базы NPN-транзистора для напряжения смещения 10 В и сопротивления базы 200 кОм.

I_ {B} = (V_ {B} -V_ {BE}) / R_ {B}

Для значений V _B = 10 В, В _BE = 0,7 В, В _B = 10 В , R _B = 200 кОм.

Подставив эти значения в уравнение, мы получим:

I_ {B} = (V_ {B} -V_ {BE}) / R_ {B} = (10-0,7) / 200 кОм = 46,5 мкА.

Конфигурация общего эмиттера NPN-транзистора

Типичные схемы конфигурации эмиттера являются одной из трех конфигураций BJT.Эти стандартные схемы конфигурации эмиттеров используются в качестве усилителей напряжения в системах. Как правило, транзисторы BJT включают в себя три клеммы, но нам нужно взять любую из клемм как общую в схемных соединениях. Следовательно, мы используем одну из этих трех клемм в качестве общей клеммы как для выходных, так и для входных действий. В этой конфигурации, если мы используем вывод эмиттера в качестве общего вывода, это называется конфигурацией с общим эмиттером.

Эта конфигурация принимается как одноступенчатая схема усилителя с общим эмиттером.В этой конфигурации база работает как входная клемма, коллектор является клеммой, а эмиттер — общей клеммой. Функция этой схемы начинается с смещения клеммы базы, а это прямое смещение в переходе база-эмиттер. Небольшой ток управляет током, протекающим в транзисторе и в базе. Эта конфигурация всегда работает в линейной области для усиления сигналов на выходе.

Этот усилитель с общим эмиттером обеспечивает инвертированный выход и может иметь очень высокое усиление.На это значение усиления влияют температура и токи смещения. Схемы усилителя с общим эмиттером являются наиболее используемой конфигурацией по сравнению с другими конфигурациями BJT из-за их низкого выходного сопротивления и высокого входного сопротивления, и эта конфигурация усилителя также обеспечивает высокий коэффициент усиления по напряжению и по мощности.

Текущее усиление этой конфигурации всегда больше единицы, и обычное значение составляет около 50. Эта конфигурация усилителя в основном используется в приложениях, где нам нужны усилители низкой частоты и радиочастотные схемы.Схема схемы для конфигураций усилителя с общим эмиттером представлена ниже:

Схема конфигурации усилителя с общим эмиттером (Ссылка: electronicshub.org)

Выходные характеристики NPN-транзистора

Кривые выходных характеристик биполярного Семейство транзисторов представлено ниже. Кривые показывают взаимосвязь между напряжением коллектор-эмиттер (VCE) и током коллектора (IC) по отношению к изменяющемуся базовому току (IB).Транзистор находится в состоянии «ВКЛ», когда на его базовый вывод относительно эмиттера подается как минимум небольшой ток и небольшое напряжение; в противном случае транзистор находится в состоянии «ВЫКЛ».

Кривые зависимости между напряжением коллектор-эмиттер (VCE) и током коллектора (IC) по отношению к изменяющемуся базовому току (IB) (Ссылка: electronicshub.org)

На ток коллектора (IC) в основном влияет коллектор. напряжение (В _CE) на уровне 1,0 В, но это значение IC не сильно зависит от этого значения.Как мы знаем, ток эмиттера является добавлением базовых токов к токам коллектора: I_ {E} = I_ {C} + I_ {B}.

Ток, проходящий через резистивную нагрузку (R _L), такой же, как ток коллектора транзистора. Уравнение для тока коллектора представлено следующим образом:

I_ {C} = (V_ {CC} -V_ {CE}) / R_ {L}

Прямая линия показывает ‘Динамическую линию нагрузки’, которая стыковка точек A (с VCE = 0) и B (с IC = 0). Область вдоль этой линии нагрузки описывает «активную область» транзисторов.

Кривые характеристик конфигурации с общим эмиттером используются для расчета тока коллектора с учетом заданного напряжения коллектора и тока базы. Красная линия нагрузки используется для определения точки Q на графике. Наклон красной линии нагрузки пропорционален сопротивлению обратной нагрузки: -1 / R _L.

Применение транзисторов NPN

Здесь перечислены некоторые применения транзисторов NPN:

Транзисторы NPN в основном используются в коммутационных приложениях.

Что такое коэффициент усиления биполярного транзистора

Как рассчитать коэффициент усиления транзистора

Факторы, влияющие на коэффициент усиления транзистора

Зависимость коэффициента усиления от типа и структуры транзистора

Влияние режима работы на коэффициент усиления

Температурная зависимость коэффициента усиления

Частотная зависимость коэффициента усиления

Разброс коэффициента усиления

Как измерить коэффициент усиления транзистора

Использование транзисторов с высоким коэффициентом усиления

Схемы для увеличения коэффициента усиления

Схема Дарлингтона

Составной транзистор

Каскодная схема

Влияние коэффициента усиления на параметры усилителей

Заключение

Всё о работе транзистора в ключевом режиме

Прибор для измерения параметров биполярных транзисторов для начинающих и не только… — Измерения — Другое — Каталог статей и схем

Коэффициента передачи по току

Транзисторы с большим коэффициентом усиления. Особенности работы и схема транзистора дарлингтона. Особенности работы устройства

Устройство составного транзистора и обозначение на схемах

Случайные статьи

08.10.2014

Биполярный транзистор

Устройство биполярного транзистора.

Работа биполярного транзистора.

Простейший усилитель на биполярном транзисторе

1.Описание основных элементов цепи

2. Расчет входного тока базы I

2. Расчет выходного тока коллектора I

3. Расчет выходного напряжения V

4. Анализ результатов

Режимы работы биполярного транзистора

Режим отсечки

Активный режим

Режим насыщения

Инверсный режим

Основные параметры биполярного транзистора.

Цифровые микросхемы транзисторы.

Микросхемы ТТЛ (74…).

Динамические параметры микросхем ТТЛ серии

Взаимная нагрузочная способность логических элементов ТТЛ разных серий

Статические параметры микросхем ТТЛ

Коэффициент передачи статического прямого тока биполярного транзистора

Коэффициент усиления по току в транзисторе в режиме общей базы, класс 12, физика CBSE

Транзистор ＜ Общие сведения о транзисторах ＞ | Основы электроники

Обратный ток при включении

Допустимая потеря мощности в корпусе

fT: ширина полосы пропускания, частота среза

— обзор | Темы ScienceDirect

Оптический датчик положения коленчатого вала

Основы транзисторов | DigiKey

Транзистор Дарлингтона: что это? (Пара Дарлингтона)

Что такое транзистор Дарлингтона?

Схема транзистора Дарлингтона

PNP и NPN транзистор Дарлингтона

Транзисторный переключатель Дарлингтона

TIP120 Транзистор Дарлингтона

Как проверить транзистор Дарлингтона?

Преимущества транзистора Дарлингтона

Недостатки транзистора Дарлингтона

[Решено] Конфигурация, в которой усиление по току транзисторного усилителя

Вопрос:

Опции:

Правильный ответ:

Решение:

Похожие записи

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика

Добавить комментарий Отменить ответ