Транзистор из двух диодов. Транзисторы: принцип работы, типы и применение в электронике

Центральный, или средний слой, называют базой (Б), а два других соответственно – эмиттер (Э) и коллектор (К).  Следует отметить, что существенной разницы между двумя типами транзисторов нет, и многие схемы могут быть собраны с тем или другим типом, при соблюдении соответствующей полярности источника питания. На рисунке ниже приведено схемное изображение транзисторов, транзистор p-n-p отличается от транзистора n-p-n направлением стрелки эмиттера:

Выделяют два основных типа транзисторов: биполярные и униполярные, которые различаются по конструктивным особенностям. В рамках каждого типа существует много разновидностей. Главное различие этих двух типов транзисторов заключается в том, что управление процессами, происходящими в ходе работы прибора, в биполярном транзисторе осуществляется входным током, а в униполярном транзисторе – входным напряжением.

(при этом, следует отметить, что переход база – эмиттер представляет собой обычный стабилитрон, напряжение стабилизации которого 7…10 вольт). Исправность транзистора можно проверить также как и исправность диода, обычным омметром, измеряя сопротивление между его выводами. Переходы, аналогичные имеющимся в диоде, существуют в транзисторе между базой и коллектором, а также между базой и эмиттером. На практике такой способ для проверки транзисторов используется очень часто. Если омметр подключить между коллекторным и эмиттерным выводами, прибор покажет разрыв цепи (при исправном транзисторе), что естественно так как диоды включены встречно. А это означает, что при любой полярности приложенного напряжения один из диодов включен в прямом направлении, а второй в обратном, поэтому ток проходить не будет.

Объединение двух пар переходов приводит к проявлению чрезвычайно интересного свойства, именуемого транзисторным эффектом. Если к транзистору между коллектором и эмиттером приложить напряжение, тока практически не будет (о чем и говорилось чуть выше). Если же произвести подключение в соответствии со схемой (как на рисунке ниже), где на базу через ограничивающее сопротивление (чтобы не повредить транзистор) подается напряжение, то через коллектор будет проходить ток более сильный чем ток базы. При повышении тока базы ток коллектора тоже будет увеличиваться.

С помощью измерительного прибора можно определить соотношение токов базы, коллектора и эмиттера. Это можно проверить простым способом. Если сохранить напряжение питания, к примеру на уровне 4,5 В, изменив значение сопротивления в цепи базы с R до R/2, ток базы удвоится, пропорционально увеличится и ток коллектора, к примеру:

Следовательно, при любом напряжение на сопротивление R, ток коллектора будет в 99 раз больше тока базы, то есть транзистор имеет коэффициент усиления по току равный 99. Другими словами, транзистор усиливает ток базы в 99 раз. Этот коэффициент обозначают буквой ?. Коэффициент усиления равен отношению тока коллектора к току базы:

? = Iк/Iб

На базу транзистора можно подать и переменное напряжение. Но, необходимо, чтобы транзистор работал в линейном режиме. Для нормального функционирования в линейном режиме транзистору следует подать на базу постоянное напряжение смещения и подвести переменное напряжение, которое он будет усиливать. Таким образом транзисторы усиливают слабые напряжения, поступающие к примеру с микрофона, до уровня, который способен привести в действие громкоговоритель. Если коэффициент усиления не достаточен, можно использовать несколько транзисторов или их последовательных каскадов. Чтобы при соединении каскадов не нарушать режимов работы каждого из них по постоянному току ( при которых обеспечивается линейность), используют разделительные конденсаторы. Биполярные транзисторы обладают электрическими характеристиками, обеспечивающими им определенные преимущества по сравнению с другими усилительными компонентами.

Как мы уже знаем, существуют еще (кроме биполярных) и униполярные транзисторы. Коротко рассмотрим два их них – полевые и однопереходные транзисторы. Как и биполярные они бывают двух типов и имеют по три вывода:

Электродами полевых транзисторов являются: затвор – З, сток – С, соответствующий коллектору и исток – И, отождествляемый с эмиттером. Полевые транзисторы с n- и p- каналом различаются по направлению стрелки затвора. Однопереходные транзисторы, которые иногда называют двухбазовыми диодами, в основном используются в схемах генераторов импульсных периодических сигналов.

Имеется три фундаментальных схемы включения транзисторов в усилительном каскаде:

?

?

?

Биполярный транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, в зависимости от выходного сопротивления источника питания R1 и сопротивления нагрузки Rн усиливает входной сигнал и по напряжению, и по току. Коэффициент усиления биполярного транзистора обозначается как h31э (читается: аш-два-один-э, где э – схема с общим эмиттером), и у каждого транзистора он разный. Величина коэффициента h31э (его полное название – статический коэффициент передачи тока базы h31э) зависит только от толщины базы транзистора (ее изменить нельзя) и от напряжения между коллектором и эмиттером, поэтому при небольшом напряжении (менее 20 В) его коэффициент передачи тока при любом токе коллектора практически неизменен и незначительно увеличивается при увеличении напряжения на коллекторе.

Коэффициент усиления по току – Кус.i и коэффициент усиления по напряжению – Кус.u биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, зависит от отношения сопротивления нагрузки (на схеме обозначено как Rн) и источника сигнала (на схеме обозначено как R1). Если сопротивление источника сигнала в h31э раза меньше сопротивления нагрузки, то коэффициент усиления по напряжению чуть меньше единицы (0,95…0,99), а коэффициент усиления по току равен h31э. Когда сопротивление источника сигнала более чем в h31э раза меньше сопротивления нагрузки, то коэффициент усиления по току остается неизменным (равным h31э), а коэффициент усиления по напряжению уменьшается. Если же, наоборот, входное сопротивление уменьшить, то коэффициент усиления по напряжению становится больше единицы, а коэффициент усиления по току, при ограничении протекающего через переход база-эмиттер транзистора тока, не изменяется. Схема с общим эмиттером – единственная схема включения биполярного транзистора, которая требует ограничения входного (управляющего) тока. Можно сделать несколько выводов: – базовый ток транзистора нужно ограничивать, иначе сгорит или транзистор, или управляющая им схема; – с помощью транзистора, включенного по схеме ОЭ, очень легко управлять высоковольтной нагрузкой низковольтным источником сигнала. Через базовый, а следовательно и коллекторный переходы протекает значительный ток при напряжении база-эмиттер всего 0,8…1,5 В. Если амплитуда (напряжение) больше этого значения – нужно поставить между базой транзистора и выходом управляющей схемы токоограничивающий резистор (R1). Рассчитать его сопротивление можно по формулам:

Ir1=Irн/h31э            R1=Uупр/Ir1    где:

Irн – ток через нагрузку, А; Uупр – напряжение источника сигнала, В; R1 – сопротивление резистора, Ом.

Еще одна особенность схемы с ОЭ – падение напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора можно практически уменьшить до нуля. Но для этого надо значительно увеличивать базовый ток, что не очень выгодно. Поэтому такой режим работы транзисторов используют только в импульсных, цифровых схемах.

Транзистор, работающий в схеме усилителя аналогового сигнала, должен обеспечивать примерно одинаковое усиление сигналов с разной амплитудой относительно некоторого “среднего” напряжения. Для этого его нужно немножко “приоткрыть”, постаравшись не “переборщить”. Как видно из рисунка ниже (левый):

ток коллектора и падение напряжения на транзисторе при плавном увеличении тока базы вначале изменяются почти линейно, и лишь потом, с наступлением насыщения транзистора, прижимаются к осям графика. Нас интересуют только прямые части линий (до насыщения) – очевидно, что они символизируют линейное усиление сигнала, то есть, при изменении управляющего тока в несколько раз во столько же раз изменится и ток коллектора (напряжение в нагрузке).

Форма аналогового сигнала показана на рисунке выше (справа). Как видно из графика, амплитуда сигнала постоянно пульсирует относительно некоего среднего напряжения Uср, причем она может как увеличиваться, так и уменьшаться. Но биполярный транзистор реагирует только на увеличение входного напряжения (вернее тока). Вывод: нужно сделать так, чтобы транзистор даже при минимальной амплитуде входного сигнала был немножко приоткрыт. При средней амплитуде Uср он откроется чуть сильнее, а при максимальной Umax откроется максимально. Но при этом он не должен входить в режим насыщения (см.рис. выше) – в этом режиме выходной ток перестает линейно зависеть от входного, в следствии чего происходит сильное искажение сигнала.

Обратимся снова к форме аналогового сигнала. Так как и максимальная и минимальная амплитуды входного сигнала относительно средней примерно одинаковы по величине (и противоположны по знаку), то нам нужно подать на базу транзистора такой постоянный ток (ток смещения – Iсм), чтобы при “среднем” напряжении на входе транзистор был открыт ровно наполовину. Тогда при уменьшении входного тока транзистор будет закрываться и ток коллектора будет уменьшатся, а при увеличении входного тока он будет открываться еще сильнее.

Проверка биполярного транзистора — Основы электроники

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

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

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

Итак, схематически биполярный транзистор можно представить следующим образом.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

transistor

На плате передо мной есть несколько диодов и транзисторов, немного, но они есть. Их, в отличие от резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности, относят к активным элементам электрической цепи. Без них не обходятся ни усилители, ни генераторы. Выпрямители, стабилизаторы, индикаторы, фотоприемники – вот неполный перечень применений диодов. А если разобрать любую микросхему, аналоговую или цифровую, то можно убедиться в том, что это царство транзисторов. Диоды и транзисторы изготавливаются особым образом из полупроводниковых материалов. Напомню, что полупроводником называют материал, который по свойству проводить электрический ток занимает промежуточное положение между проводниками и изоляторами. Когда-то по этой причине они были мало интересны, провода из них не сделаешь, слишком большое сопротивление, а в качестве изолятора лучше использовать резину или текстолит. Причина плохой проводимости тока у полупроводников в их строении. Количество электронов, способных перемещаться по материалу, много меньше, чем у металлов, но они есть, что мешает использовать материал в качестве изолятора. Мало того, у одних типов полупроводников, как и у металлов, есть электроны-бродяги, а у других типов полупроводников все еще путаней – вместо добропорядочных носителей зарядов есть вакансии для неприкаянных электронов, которые называют «дырками». Интерес к полупроводникам появился тогда, когда из полупроводников двух типов сделали двухслойную конструкцию, у которой обнаружилось любопытное свойство – пропускать постоянный ток в одном направлении, и не пропускать в другом.

Проведем два эксперимента с полупроводниковым диодом: соединим последовательно диод и резистор (чтобы ограничить ток), добавим амперметр, подключим все это к батарейке. В первом случае включим батарейку в одной полярности, а во втором в противоположной, и посмотрим, что у нас происходит с постоянным током, проходящим по нашей схеме.

Рис. 1.16. Диод (в прямой полярности подключения) в цепи постоянного тока

В этом случае ток в цепи равен 10 мА (тысячным долям ампера), что мы, зная закон Ома, можем получить расчетным путем: ток равен напряжению, деленному на сопротивление. Разделим напряжение (ЭДС) 10 В на сопротивление (резистора) 1 кОм (тысяча Ом) и получим ток в 10 мА (десять тысячных ампера). Диод ведет себя себя как проводник, то есть, так, как будто его почти совсем нет. Изменим полярность батарейки на противоположную.

Рис. 1.17. Диод (в обратной полярности) в цепи постоянного тока

Ток через амперметр в этом случае равен 1 мкА (одной миллионной доли ампера), а мы можем рассчитать сопротивление цепи, разделив напряжение на ток: 10 В разделим на ток 1 мкА и получим сопротивление 10 МОм (десять миллионов Ом). Этот расчет можно проверить опытным путем – замените диод резистором в 10 МОм и, если получите ток через амперметр I1 равным 1 мкА, то расчет сделан верно.

Что полупроводниковый диод чувствителен к полярности приложенного напряжения можно убедиться с помощью мультиметра. У него есть режим измерения, который помечен значком диода (диод обозначается на схемах в виде треугольника, упирающегося в стенку), подключая диод к мультиметру в этом режиме, можно увидеть, что тот показывает сопротивление порядка нескольких сотен ом при одной полярности включения и показывает перегрузку (горит только единичка в старшем разряде) при смене полярности. Именно так проверяют работоспособность полупроводникового диода мультиметром.

Как объясняется это свойство двухслойной конструкции из полупроводниковых материалов разного типа? Представим, что у нас есть две маленькие тонкие пластинки из полупроводников разного типа. Поверхности пластинок так идеально отшлифованы, что соединив их вместе, мы получим, как бы, единую пластинку. В этом случае электроны-бродяги из полупроводника одного типа (его называют полупроводником типа «n») могут перемещаться через границу, попадая в полупроводник другого типа (его называют полупроводником типа «p»), где электроны охотно занимают вакантные места в атомах материала (заполняют «дырки»). Но до этого электрически нейтральные атомы на границе раздела материалов становятся заряженными – те, что потеряли электроны, отрицательно, присоединившие электроны, положительно. Между этими заряженными атомами на границе раздела возникает электрическое поле, которое теперь уже мешает электронам из материала типа «n» попадать в материал типа «p». В целом наша конструкция остается электрически нейтральной, сколько было каких зарядов, столько их и осталось. Но, когда мы подключаем к нашей конструкции внешний источник ЭДС, то создаваемое им поле может ослабить поле на границе раздела при одной полярности включения, и тогда электроны от одного полюса источника питания могут двигаться по полупроводнику, как по обычному. Полупроводник будет проводить ток хуже проводника, но достаточно хорошо. Если мы изменим полярность источника ЭДС, то внешнее поле усилит поле на границе раздела и электроны от одного полюса к другому почти не смогут перемещаться из-за противодействия результирующего электрического поля. Наша конструкция почти не проводит ток, как изолятор.

Свойство диода столь разно проводить ток разной полярности используется для «выпрямления» переменного тока. Заменим батарейку на схеме источником переменного тока, чтобы понаблюдать за током. Как выглядит переменный ток, будем считать, мы знаем.

Рис. 1.18. Диод в цепи переменного тока

Диод как бы «отрезает» отрицательную полу-волну синусоидального переменного напряжения. Если поменять полярность включения диода, то диод будет отрезать другую полу-волну.

Рис. 1.19. Обратная полярность включения диода

То, что пропускает диод, остается переменным током, но его направление почти не меняется, меняется только величина. И если в цепь добавить конденсатор (для конденсации «результатов»), то мы получим почти постоянный ток из переменного.

Рис. 1.20. Выпрямление переменного тока

Результирующий ток будет тем больше похож на постоянный, чем больше величина конденсатора C1 в нашей схеме выпрямителя. Ведь, в сущности, мы «выпрямили» переменный ток.

Вот каким полезным свойством обладает простейшая конструкция из полупроводников разного типа проводимости. И почти так работаю блоки питания электронных устройств от силовой сети 220 В. Конечно с участием понижающего трансформатора, поскольку напряжение питания многих электронных устройств 5-10 В, а не 220. Как именно устроен простейший блок питания? Добавьте трансформатор к схеме, и все. Правда, схема, показанная выше, осуществляет однополупериодное выпрямление. То есть, выпрямляется только один полу-период переменного напряжения. Но можно увеличить количество диодов, получив двухполупериодное выпрямление, либо с мостовой схемой при четырех диодах, либо с двумя диодами и двумя выходными обмотками трансформатора. Думаю, с этим вы разберетесь без меня, а я хочу только отметить, что конденсатор, добавленный к схеме, заряжается, когда присутствует полу-волна, и разряжается, когда она отсутствует, играя роль источника тока для схемы в это время и «сглаживая» напряжение на выходе блока питания, поэтому конденсатор в схеме выпрямителя часто называют сглаживающим, а напряжение на выходе пульсирующим.

А я хочу продолжить рассказ о конструкциях полупроводников.

Положим, мы возьмем не две пластинки из полупроводниковых материалов разного типа, а три. Соединим эти три кусочка полупроводника, так, чтобы между двумя пластинками одного типа была тоненькая пластинка другого. В итоге мы получим конструкцию, имеющую три вывода, и называющуюся биполярный транзистор. В зависимости от выбора типа полупроводника средней пластинки мы получим транзистор «n-p-n» или «p-n-p» типа.

Итак, биполярный транзистор типа «n-p-n». Он имеет две области с электронным типом проводимости, между которыми заключена область полупроводника с «дырочным» типом проводимости. Как и у диода на границах областей образуются пограничные слои, и теперь их два. Как и у диода, в зависимости от полярности приложенной ЭДС эти пограничные слои будут влиять на пропускную способность, оказывая сопротивление постоянному току, зависящее от приложенного напряжения. Такую конструкцию можно было бы представить в виде двух диодов, включенных встречно, если бы ни одно «но!». Область, заключенная между двумя материалами с одним типом проводимости, конструктивно очень тонкая. Вывод, подключенный к ней, называется у транзистора базой. Конструкция транзистора такова, что области одинаковой проводимости не равнозначны, одна из них играет роль поставщика носителей тока и называется эмиттер, другая роль сборщика носителей и называется коллектор. Возникающие в отсутствии источников ЭДС два пограничных слоя, чем похожие на заряженные конденсаторы, препятствуют перемещению носителей тока из эмиттера в базу и из коллектора в базу, но для носителей, прошедших из эмиттера в базу поле перехода база-коллектор (пограничный слой называют переходом) становится «попутным», помогающим им перейти в область коллектора. Два источника питания транзистора включают так, что переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, то есть, поле пограничного слоя компенсируется, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении, его поле усиливается внешним. Ток двух источников питания будет частично протекать по базовому выводу, но основная масса носителей от их поставщика, эмиттера (из-за того, что область базы очень тонкая), будет попадать в «попутное» поле перехода коллектора-база. Вот неполная картина происходящего в транзисторе. В дальнейшем я, надеюсь, не буду обращаться к ней, но какую-то картинку происходящего полезно иметь перед глазами.

Мне кажется, что для работы с транзистором удобнее рассматривать его, как распределитель токов: ток эмиттера разветвляется в базу и коллектор, а между токами базы и коллектора существует строгая взаимосвязь – ток коллектора всегда равен произведению тока базы на постоянную, которую называют (статическим) коэффициентом усиления транзистора по току. Этот коэффициент у разных транзисторов меняется от нескольких десятков до сотен единиц. Именно благодаря этому свойству транзистор имеет то широкое применение, которое он имеет.

На практике редко применяют включение двух источников постоянного напряжения для питания базовой и коллекторной цепей, но лучше все-таки это нарисовать, чтобы легче было понимать, как на практике включают транзистор, чтобы использовать его «активное» свойство усиливать ток, втекающий в базу транзистора (или из нее вытекающий у транзистора другого типа).

Рис. 1.21. Схема включения транзистора

Хочу сразу заметить, что не следует пытаться проводить подобный эксперимент, впаяв транзистор на макетную плату. Дело в том, что переход транзистора база-эмиттер (эмиттер обозначен стрелкой) ведет себя подобно диоду, то есть при том включении (и напряжении источника VDC1), которое изображено выше, ток через переход будет весьма большим, вызывая разогрев перехода, который попытается «засветиться» подобно лампочке при нагреве, но сгорит быстрее, чем вы успеете заметить это свечение. Я даже не стал рисовать землю, чтобы показать, что не запускал симуляцию схемы. Впрочем, на компьютере вы можете провести любые эксперименты без опасений за целостность ваших компонентов, чем компьютер и полезен.

Итак, источник тока VDC1 создает на переходе база-эмиттер электрическое поле, ослабляющее поле пограничного слоя. Носители, выходя из области эмиттера попадают под действие разгоняющего их поля источника VDC2, и почти все «улетают» в область коллектора. Влияние поля, создаваемого источником VDC1 на ток коллектора очень велико, а роль источника VDC2 можно назвать «направляющей», направляющей ток к коллектору, чтобы он весь не уходил в базу. Если убрать этот источник тока, то весь ток, выходящий из эмиттера, пройдет в базовую цепь транзистора.

Для экспериментов, на макетной плате или за компьютером, удобнее следующая схема:

Рис. 1.22. Наблюдение токов базы и коллектора транзистора

Такая схема включения транзистора гораздо чаще встречается на практике. Программа, как вы заметили, которую я использовал – это другая программа, и она называется Qucs. Есть несколько причин, по которым я сменил программу.

Первая причина банальна, о ней не стоило бы говорить, но она есть. Я не смог найти транзистор в программе PSIM, который позволил бы мне легко проиллюстрировать несколько опытов с транзистором. Выбор оставался небольшой, либо потратить некоторое время на чтение документации, либо сменить программу. Я выбрал второе. И для этого была еще одна причина.

Вторая причина смены программы – если первая предназначена для работы в Windows, то вторая для работы в Linux. Хотя первая работает у меня в Linux, а вторая может работать в Windows, я хочу уделить одинаковое внимание программам для обеих операционных систем, переходя к той, что в данный момент удобнее.

Возвращаясь к свойствам транзистора, отметим, что ток базы, измеряемый прибором Pr1, равен 91.7 мкА, а ток коллектора (Pr2) 9.17 мА. Результаты измерений в программе Qucs можно выводить в табличном виде, и приведенные данные я взял из таблицы. Отношение тока коллектора к току базы равно 100. Это и есть статический коэффициент усиления, который на схеме (рядом с транзистором) обозначен как Bf. Если изменить величину резистора R1, то ток базы изменится, а это приведет к изменению тока коллектора. Попробуйте изменить значение резистора R1 так, чтобы ток базы изменился незначительно, скажем, стал равен 90 мкА. Новое значение тока коллектора можно использовать для получения еще одного коэффициента – отношение разностей токов коллектора к разности токов базы называют динамическом коэффициенте усиления транзистора по току, если приращения токов небольшие.

Что мне в данный момент кажется самым важным? Что изменения тока базы вызывают пропорциональное изменение тока коллектора. При этом ток базы много меньше тока коллектора. То есть, транзистор усиливает изменения тока базы, но сохраняет закон, по которому ток базы меняется. Именно, благодаря этим свойствам, транзистор находит широкое применение в электронике в качестве основы разного рода усилителей, преобразователей и генераторов.

Вы можете убедиться, что те три закона электротехники, о которых мы говорили раньше, так же справедливы и сейчас. Ток от плюса источника питания разветвляется на коллекторный и базовый. Ток, подходящий к узлу ветвления, будет равен сумме токов в ветвях схемы, базовой и коллекторной. Падение напряжения на резисторе R2, складываясь с падением напряжения на транзисторе (между эмиттером и коллектором), даст величину, равную напряжению источника питания. Зная ток базы транзистора, проходящий через резистор R1, мы можем вычислить падение напряжения на этом резисторе и проверить прямым измерением напряжения, что оно почти равно напряжению питания. Если измерить падение напряжения между базой и эмиттером и прибавить его к падению напряжения на R1, то равенство будет точным, хотя это напряжение не очень велико, для кремниевого транзистора оно составит 0.5-0.7 вольт. Мало того, даже небольшие изменения этого напряжения будут вызывать значительное изменение тока базы, а, соответственно, пропорциональные ему изменения тока коллектора. Последнее, в свою очередь, приведет к существенным изменениям напряжения эмиттер-коллектор транзистора. То есть, можно говорить не только об усилении транзистором тока, но, в этой схеме, об усилении транзистором напряжения.

Биполярный транзистор имеет три вывода: базу, коллектор, эмиттер. В зависимости от того, какой из выводов используется в качестве общего, различают схемы включения транзистора с общей базой, с общим эмиттером и с общим коллектором. Все три схемы включения обеспечивают усиление, но при одних способах включения осуществляется усиление по току, тогда как усиления по напряжению нет, в других случаях есть усиление и по напряжению, и по току. Чаще всего применяется включение транзистора с общим эмиттером, как это изображено на рис. 1.22. Сигнал при таком включении подается на базу-эмиттер, а снимается с выводов эмиттер-коллектор. Общий вывод у входного и выходного сигнала – эмиттер, поэтому и схему включения называют с общим эмиттером.

С помощью резистора R1 (рис. 1.22) устанавливается рабочая точка транзистора на постоянном токе. Чаще всего этот резистор выбирают таким, чтобы напряжение эмиттер-коллектор было равно половине напряжения питания. Зачем это делается? Многие полезные сигналы, о которых мы поговорим позже, симметричны относительно горизонтальной оси, как синусоидальный сигнал. Если, усиливая сигнал, мы нарушим эту симметрию, то получим другой сигнал, а это уже не усиление, и чаще всего нам этого не надо, но для получения максимального симметричного сигнала на выходе, начальное состояние выхода (на постоянном токе) тоже желательно иметь симметричным, то есть, напряжение должно быть равно половине напряжения питания.

Я уже говорил, что величина сопротивления зависит от температуры. Включив сопротивление в цепь постоянного тока и измеряя ток, проходящий через сопротивление, мы можем судить о температуре вокруг сопротивления. Изменения тока дадут нам информацию об изменении температуры. Разные материалы имеют разную чувствительность к температуре. Особенно сильно реагируют на температуру полупроводниковые материалы. Это их и полезное в одних случаях, и вредное при других обстоятельствах свойство. Резисторы, которые изготавливают для получения информации о температуре, так и называю терморезисторами.

Какое же вредное влияние оказывает температура на полупроводники?

Если в схеме рис. 1.22, которую мы тщательно наладили, получив напряжение эмиттер-коллектор точнехонько равным половине напряжения питания, подвергнуть транзистор воздействию температуры, на макетной плате его можно обдувать феном, то начальная рабочая точка (напряжение на выходе) сместится. Теперь напряжение эмиттер-коллектор, сколько мы потратили труда!, уже не равно половине питающего напряжения. Фен, которым мы разогревали транзистор, дает представление о влиянии внешней температуры на рабочую точку транзистора. Но не надо забывать, что на любом сопротивлении, через которое протекает ток, мы говорили об этом, появляется падение напряжения и рассеивается мощность. Транзистор ведет себя также. На нем тоже рассеивается мощность, и для него тоже существует такой параметр, как допустимая мощность рассеивания. А выделяющаяся в процессе работы мощность, выделяемая в виде тепла, разогревает транзистор, смещая его рабочую точку. Для стабилизации рабочей точки транзистора применяют специальные схемные решения, о которых мы поговорим, когда будем говорить об усилителях. Эксперименты, например, по измерению влияния температуры можно проводить в программе Qucs. Если заглянуть в свойства транзистора, то можно обнаружить такой параметр, как температура. Изменяя этот параметр, добавив в схему рис. 1.22 вольтметр параллельно транзистору, можно увидеть изменение напряжения при изменении температуры.

Вообще, для любителей очень важно делать только то, что интересно. Не нравится вам разрабатывать собственные схемы, нравится повторять готовые, занимайтесь тем, что нравится, но не забывайте, что далеко не всегда повторение готовой схемы сразу приводит к ожидаемым результатам. Важно хорошо понимать назначение и работу всех элементов схемы, а нет лучшего средства для решения этой задачи, чем эксперименты с этими элементами. Часть из них лучше провести с паяльником в руках. Без этого не обойтись. Но подобные эксперименты, порой, требуют хорошего оснащения любительской лаборатории. Далеко не все могут позволить себе покупку всех необходимых приборов. Часть таких приборов можно изготовить самостоятельно, но их настройка тоже требует наличия приборов, и образуется замкнутый круг, из которого трудно выбраться. В этом смысле компьютерные программы, подобные PSIM и Qucs оказываются очень полезны. Проводя ряд экспериментов за компьютером, можно найти то место, где опыты можно перенести на макетную плату, а работа будет обеспечена теми приборами, что есть в распоряжении любителя. Со временем парк приборов пополнится за счет самодельных, эти приборы будут откалиброваны, а круг интересов и возможностей значительно расширится. Но и в этом случае не стоит пренебрегать теми возможностями и теми удобствами, что дают компьютер и программы.

Диодное включение — транзистор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Диодное включение — транзистор

Cтраница 1

Диодное включение транзистора ( обычно п-р-п-тк — па) достигается при выполнении внутрисхемных металлизации, проводимых после формирования всех элементов ИМС. На рис. 2.28 приведены пять схем включения биполярного транзистора в качестве диода. В первом случае в качестве диода ( схема а) используется коллекторный р-и-переход транзистора. Такой диод имеет относительно большое пробивное напряжение ( до 50 В), но характеризуется невысоким быстродействием. Для диодов схемы в и д пробивное напряжение одинаково с диодом схемы б, а для г-с я.  [1]

Рассмотрим диодное включение транзистора, изолированного p — n — переходом. Подложка подключается к самому низкому потенциалу. Поэтому переход коллектор-подложка всегда будет заперт. Такой диод отличается наличием третьего электрода — подложки, в цепи которого могут течь значительные токи.  [2]

Выбираем схему диодного включения транзисторов.  [4]

Почему для схемы диодного включения транзистора ( / к О, рис. 3.15) при прямом токе характерен режим насыщения, хотя внешнее напряжение на коллекторный переход не подается.  [5]

Быстродействие полупроводниковых ИМС в значительной степени определяется паразитной емкостью элементов, поэтому для каждого из вариантов диодного включения транзистора необходимо знать значения паразитных емкостей. На рис. 2.21 показаны емкости, действующие в пяти рассматриваемых вариантах диодного включения. Поскольку подложка ИМС обычно соединена с точкой самого низкого потенциала, вывод емкости перехода коллектор — подложка оказывается заземленным по высокой частоте.  [7]

Чтобы поддерживать этот ток в течение большего времени, выбирают диоды смещения с большим зарядом переключения. В интегральных схемах такие диоды получают при диодном включении транзистора с разомкнутым коллектором.  [9]

Для создания диода нужно сформировать один р-п-переход. Но в биполярных ИМС основной структурой является транзисторная, поэтому диоды получают путем диодного включения транзисторов. На рисунке обозначены подложки П, пунктиром показаны паразитные емкости, барьерные Сэбар и Скбцр между соответствующими p — n — переходами, а также мзжду коллектором и подложкой Скп.  [10]

Для создания диода нужно сформировать один р-п-пере-ход. Но в биполярных ИМС основной структурой является транзисторная, поэтому диоды получают путем диодного включения транзисторов.  [11]

На рис. 3.17, а, б изображены прямые ветви ВАХ для рассмотренных схем диодного включения транзистора.  [12]

Возможны пять вариантов диодного включения транзистора. Они показаны на рис. 9 — 11 и несколько отличаются друг от друга по своим параметрам. В варианте БК — Э замкнуты накоротко база и коллектор. В варианте Б — Э используется только эмиттерный переход.  [14]

Диоды широко применяются в цифровых и аналоговых ИС. Их реализуют на основе тех же диффузионных или эпитаксиальных слоев и р-п переходов, что и биполярные транзисторы. При этом в зависимости от того, какая часть одной и той же транзисторной структуры используется, получают диоды с различными характеристиками. Схемы пяти вариантов диодного включения транзисторов показаны на рис. 9.5. Диодное включение интегрального транзистора достигается металлизацией внутрисхемных соединений при формировании элементов КС. Диодная схема / образована закорачиванием коллектора и базы, рабочим является эмиттерньш переход; в схеме 2 база соединена с эмиттером и диод состоит из коллекторного перехода; в схеме 3 закорочены эмиттер и коллектор, рабочими являются и коллекторный и эмиттерньш переходы; в схеме 4 работает только эмиттерньш переход, а коллектор изолирован, в схеме 5, наоборот, рабочим является коллекторный переход. Каждая из пяти диодных схем обладает различными статическими и динамическими параметрами.  [15]

Страницы:      1    2

Разница между диодом и транзистором — Разница Между

Разница Между 2021

Ключевая разница: Диод — это тип электрического устройства, которое позволяет току проходить через него только в одном направлении. Он состоит из полупроводника N-типа и полупроводника P-типа, которые

Содержание:

Диоды часто используются для выпрямления напряжения переменного тока в напряжение постоянного тока. Существуют различные типы диодов. Например, фотодиод — это тот, который позволяет току течь при попадании на него света. Эти типы диодов широко используются в качестве детекторов света.

Ток между вторым и третьим выводами может быть изменен путем изменения тока между первым и вторым выводами. Таким образом, транзистор ведет себя как переключатель, который может включать или выключать сигнал. Транзистор был разработан Джоном Бардином, Уолтером Браттейном и Уильямом Шокли в Bell Laboratories 23 декабря 1947 года.

Сравнение между диодом и транзисторами:

Основы на пальцах. Часть 3

  Это такая хитрая фиговина, пропускающая ток только в одну сторону. Его можно сравнить с ниппелем. Применяется, например, в выпрямителях, когда из переменного тока делают постоянный. Или когда надо отделить обратное напряжение от прямого. Погляди в схему программатора (там где был пример с делителем). Видишь стоят диоды, как думаешь, зачем? А все просто. У микроконтроллера логические уровни это 0 и 5 вольт, а у СОМ порта единица это минус 12 вольт, а ноль плюс 12 вольт. Вот диод и отрезает этот минус 12, образуя 0 вольт. А поскольку у диода в прямом направлении проводимость не идеальная (она вообще зависит от приложенного прямого напряжения, чем оно больше, тем лучше диод проводит ток), то на его сопротивлении упадет примерно 0.5-0.7 вольта, остаток, будучи поделенным резисторами надвое, окажется примерно 5.5 вольт, что не выходит за пределы нормы контроллера.
Выводы диода называют анодом и катодом. Ток течет от анода к катоду. Запомнить где какой вывод очень просто: на условном обозначнеии стрелочка и палочка со стороны катода как бы рисуют букву К вот, смотри —К|—. К= Катод! А на детали катод обозначается полоской или точкой.

  Есть еще один интересный тип диода – стабилитрон. Его я юзал в одной из прошлых статей. Особенностью его является то, что в прямом направлении он работает как обычный диод, а вот в обратном его срывает на каком либо напряжении, например на 3.3 вольта. Подобно ограничительному клапану парового котла, открывающемуся при превышении давления и стравливающему излишки пара. Стабилитроны используют когда хотят получить напряжение заданной величины, вне зависимости от входных напряжений. Это может быть, например, опорная величина, относительно которой происходит сравнение входного сигнала. Им можно обрезать входящий сигнал до нужной величины или используют его как защиту. В своих схемах я часто ставлю на питание контроллера стабилитрон на 5.5 вольт, чтобы в случае чего, если напряжение резко скакнет, этот стабилитрон стравил через себя излишки. Также есть такой зверь как супрессор. Тот же стабилитрон, только куда более мощный и часто двунаправленный. Используется для защиты по питанию.

  Жуткая вещь, в детстве все не мог понять как он работает, а оказалось все просто.
В общем, транзистор можно сравнить с управляемым вентилем, где крохотным усилием мы управляем мощнейшим потоком. Чуть повернул рукоятку и тонны дерьма умчались по трубам, открыл посильней и вот уже все вокруг захлебнулось в нечистотах. Т.е. выход пропорционален входу умноженному на какую то величину. Этой величиной является коэффициент усиления.
Делятся эти девайсы на полевые и биполярные.
В биполярном транзисторе есть эмиттер, коллектор и база (смотри рисунок условного обозначения). Эмиттер он со стрелочкой, база обозначается как прямая площадка между эмиттером и коллектором. Между эмиттером и коллектором идет большой ток полезной нагрузки, направление тока определяется стрелочкой на эмиттере. А вот между базой и эмиттером идет маленький управляющий ток. Грубо говоря, величина управляющего тока влияет на сопротивление между коллектором и эмиттером. Биполярные транзисторы бывают двух типов: p-n-p и n-p-n принципиальная разница только лишь в направлении тока через них.

  Полевой транзистор отличается от биполярного тем, что в нем сопротивление канала между истоком и стоком определяется уже не током, а напряжением на затворе. Последнее время полевые транзисторы получили громадную популярность (на них построены все микропроцессоры), т.к. токи в них протекают микроскопические, решающую роль играет напряжение, а значит потери и тепловыделение минимальны.

  Короче, транзистор позволит тебе слабеньким сигналом, например с ноги микроконтроллера, управлять мощной нагрузкой типа реле, двигателя или лампочки. Если не хватит усиления одного транзистора, то их можно соединять каскадами – один за другим, все мощней и мощней. А порой хватает и одного могучего полевого MOSFET транзистора. Посмотри, например, как в схемах сотовых телефонов управляется виброзвонок. Там выход с процессора идет на затвор силового MOSFET ключа.

Почему два последовательно соединенных диода не могут работать как BJT?

Многие думают, что ответ на этот вопрос связан с шириной области Base в BJT-транзисторах — это неверно. Ответ получился довольно длинным. Вы можете читать, начиная с раздела «Коварный вопрос», если хотите подвести итоги.

Я полагаю, что вы были вынуждены задать этот вопрос из-за примерно такой картинки:

Это стандартная практика преподавания основ BJT, но она может сбить с толку тех, кто не знаком с теорией полупроводников в деталях.

Чтобы ответить на ваш вопрос на приемлемом уровне, предполагаю, что вы знакомы с принципами работы PN диода. Эта ссылка содержит подробное обсуждение PN-переходов.

Ответ касается транзистора NPN, но он также применим к транзисторам PNP после соответствующего изменения полярности.

NPN в прямом активном режиме работы:

Самый «полезный» режим работы биполярного транзистора называется «прямой-активный»:

NPN находится в прямом активном режиме, когда:

• Переход база-эмиттер смещен в прямом направлении (обычно на \ $ V_ {BE} \ приблизительно 0.{++} \ $) намного более сильно легирован, чем область базы (\ $ p \ $), поэтому ток из-за электронов, инжектированных в базу, намного выше, чем ток из-за дырок, инжектированных в эмиттер.

  Обратите внимание, что отверстия, вводимые в эмиттер, питаются от базового электрода (ток базы), тогда как электроны, вводимые в базу, поступают от эмиттерного электрода (ток эмиттера). Соотношение между этими токами — это то, что делает BJT устройством усиления тока — небольшой ток на клемме базы может вызвать гораздо более высокий ток на клемме эмиттера.Обычное усиление тока определяется как отношение токов коллектора к базовому, но это соотношение между вышеуказанными токами, которое делает возможным любое усиление тока.

  Из-за инжекции большого количества электронов из эмиттера электроны имеют тенденцию диффундировать через обратносмещенный переход база-коллектор. Как только электрон достигает этого места, он проходит через область истощения коллектор-базы и вводится в коллектор, тем самым внося свой вклад в ток коллектора (\ $ I_C \ $ на изображении выше).

  Итак, если бы все эти электроны, инжектированные из Эмиттера, могли диффундировать к смещенному в обратном направлении переходу База-Коллектор, не подвергаясь другим эффектам, ширина области Базы не имела бы вообще никакого значения. Однако в Базе происходит рекомбинация.

  В процессе рекомбинации инжектированные электроны встречаются с дырками и «нейтрализуют» друг друга. Инжектированный электрон «теряется» в этом процессе и не влияет на ток на клемме коллектора. Но подождите, для сохранения заряда требуется, чтобы дырка, которая рекомбинировала с инжектированным электроном, откуда-то поступала, верно? Оказывается, что рекомбинирующие отверстия также питаются от клеммы базы (\ $ I_ {B2} \ $ на изображении выше), таким образом увеличивая ток базы и уменьшая отношение токов эмиттера к базе (которое представляет коэффициент усиления транзистора по току, помните ?).

  Вышеупомянутое означает, что чем больше электронов рекомбинирует во время диффузии через базовую область, тем меньше коэффициент усиления по току транзистора. Производитель должен минимизировать рекомбинацию, чтобы предоставить функциональный транзистор.

  Есть много факторов, которые влияют на скорость рекомбинации, но один из самых важных — это ширина базы. Очевидно, что чем шире База, тем больше времени потребуется на то, чтобы инжектированный электрон диффундировал через Основание, тем выше шанс, что он встретится с дырой и рекомбинирует.Производители стремятся делать BJT с очень короткой базой.

  Итак, почему два PN-диода, расположенные вплотную друг к другу, не могут функционировать как один NPN:

  Вышеупомянутое обсуждение объясняет, почему база должна быть короткой. PN-диоды (обычно) не имеют таких коротких участков, поэтому скорость рекомбинации будет очень высокой, а коэффициент усиления по току будет приблизительно равен единице. Что это значит? Это означает, что ток на клемме «Эмиттер» будет равен току на клемме «База», а ток на клемме «Коллектор» будет равен нулю:

  ^{смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab}

  Диоды работают как автономные устройства, а не как один BJT!

  Сложный вопрос:

  С разной степенью точности многие люди могут ответить на ваш первоначальный вопрос так же, как и я.Однако более интересный вопрос заключается в следующем: если мы сделаем \ $ p \ $ стороны обоих диодов очень короткими, так что сумма их ширин будет не шире, чем базовая область NPN-транзистора, будут ли диоды работать как транзисторы?

  На этот вопрос труднее ответить, потому что прямой ответ «нет, база BJT очень короткая» больше не применим.

  Оказывается, такой подход не сделает два диода похожими по поведению на один NPN-транзистор.Причина в том, что при металлическом контакте диода, где металл и полупроводник соприкасаются, все избыточные электроны «рекомбинируют» с «дырками», образованными контактом. Это не обычная рекомбинация, поскольку в металлах нет дырок, но тонкое различие не так важно — как только электроны входят в металл, функциональность транзистора не может быть достигнута.

  Альтернативный способ понять вышесказанное — понять, что диод коллектор-база имеет обратное смещение, но по-прежнему проводит большой ток.Этот режим работы не может быть достигнут с автономными PN-диодами, которые проводят незначительные токи при обратном смещении. Причина этого ограничения та же самая — избыточные электроны со стороны P диода с прямым смещением не могут быть перемещены на сторону P диода с обратным смещением через металлический провод в «BJT-подобной диодной конфигурации». Вместо этого они подключаются к источнику питания, обеспечивая подачу напряжения на общий вывод диодов.

  Был последующий вопрос, в котором просили предоставить более строгую аргументацию для двух вышеупомянутых абзацев.Ответ касается интерфейсов металл-полупроводник, и его можно найти здесь.

  Сказанное выше означает, что обсуждение ширины базовой области связано с обсуждением эффективности BJT-транзисторов и совершенно не имеет отношения к обсуждению двух последовательно соединенных PN-диодов в качестве замены BJT.

  Резюме:

  Два соединенных друг с другом PN диода не могут работать как один BJT, потому что для работы транзистора требуется только полупроводник Базовая область.Как только металл попадает в этот путь (что представляют собой два встречных диода), функциональность BJT становится невозможной.

  Полупроводники

  — Транзистор (БЮТ) как два диода

  Я намеренно не хотел вдаваться в подробности указанного вопроса, потому что это еще больше усложнило бы ответ (который уже был довольно сложным), поэтому я рад, что вы решили задать новый вопрос, а не просто опубликовать это как комментарий.

  Снова ограничимся обсуждением следующей конфигурации:

  Действительно, это кажется немного странным: почему носители могут перемещаться (рассеиваться) по монолитной \ $ p \ $ базе в структуре NPN, но не могут перемещаться между двумя соседними \ $ p \ $ сторонами диодов через металлическая проволока? Почему металл вызывает такую ​​разницу?

  Контакт металл-полупроводник

  Ответ кроется в природе контактов металл-полупроводник.{+++} P \ $ -диоды, но они более известны как диоды Шоттки.

  Однако, если каждый контакт эквивалентен диоду Шоттки, то почему мы не принимаем во внимание эти диоды при анализе даже автономного PN-диода? Этот диод имеет два контакта, поэтому он должен быть представлен как PN-диод, зажатый между двумя диодами Шоттки, верно? Что ж, если бы это было так, то полупроводники никогда бы не приобрели того значения, которое они имеют сегодня.

  Напомним, что распределение ширины обедненной области в обычном PN-диоде определяется относительными уровнями легирования областей \ $ p \ $ и \ $ n \ $ — обедненная область простирается в основном в более легированную сторону.Переход металл-полупроводник — это крайний случай PN-перехода — обедненная область присутствует только на стороне полупроводника, и чем сильнее легированный полупроводник, тем уже эта обедненная область:

  $$ W_ {dep} \ propto \ frac {1} {\ sqrt {N}} $$

  Когда ширина обедненной области становится очень маленькой, появляется квантово-механический эффект, называемый туннелированием. В очень упрощенном виде вы можете думать о носителях заряда как о способных «проходить прямо сквозь стену» — они могут исчезнуть с одной стороны перехода и снова появиться с другой.Этот эффект позволяет носителям заряда преодолеть ограничение выпрямления, наложенное переходом металл-полупроводник — теперь они могут перемещаться в любом направлении через переход. Поскольку можно показать, что скорость туннелирования носителей через переход имеет линейную зависимость от приложенного смещения, эти туннельные контакты известны как омические контакты Шоттки или просто омические контакты.

  Это не имеет прямого отношения к вашему вопросу, но может оказаться полезным помнить, что это омические контакты, которые используются для соединения полупроводников, составляющих устройство, с металлом межсоединений и выводов (если вы явно не заинтересованы в достижение исправления).+ n \ $ diode) позволяет сформировать омический контакт между слаболегированной стороной и металлом.

  Так почему бы и нет?

  До сих пор это было введение. Теперь вы понимаете, почему я пропустил это объяснение в исходном ответе, верно? 🙂

  Теперь у нас достаточно предыстории, чтобы ответить на вопрос: почему носители могут перемещаться по Базе типа \ $ p \ $, а не по металлу?

  Отличие состоит в том, что в структурах NPN носители диффундируют — они перемещаются в результате градиентов концентрации.Нет необходимости в каком-либо электрическом поле, которое заставило бы носители дрейфовать к переходу CB. Фактически, это диффузное движение является своего рода «против поля», потому что положительное смещение, подключенное к базовому электроду, «имеет тенденцию притягивать» электроны.

  В конфигурации с двумя встречными диодами электроны способны туннелировать из нижнего диода в металлическую проводку (из-за \ $ V_ {BE} \ $), но нет электрического поля, которое заставило бы их туннелировать из металлической проволоки в верхний диод.Почему нет электрического поля? Потому что независимо от того, какое напряжение на обратном смещенном PN-диоде, оно падает во внутренней области обеднения (которая расширяется, чтобы «приспособиться» к этому избыточному напряжению). Следовательно, нет падения напряжения на контакте верхнего диода, и все электроны, которые туннелируют в провод, уносятся к источнику питания (без учета тока утечки верхнего диода).

  транзисторов — learn.sparkfun.com

  Добавлено в избранное Любимый 80

  Символы, булавки и конструкция

  Транзисторы — это в основном трехконтактные устройства.На биполярном переходном транзисторе (BJT) эти контакты обозначены как коллектор (C), база (B) и эмиттер (E). Обозначения схем как для NPN, так и для PNP BJT приведены ниже:

  Единственное различие между NPN и PNP — это направление стрелки на эмиттере. Стрелка на NPN указывает, а на PNP указывает. Полезная мнемоника для запоминания:

  NPN:

  N ot P ointing i N

  Обратная логика, но работает!

  Конструкция транзистора

  Транзисторы полагаются на полупроводники, чтобы творить чудеса.Полупроводник — это не совсем чистый проводник (например, медный провод), но и не изолятор (например, воздух). Проводимость полупроводника — насколько легко он позволяет электронам течь — зависит от таких переменных, как температура или наличие большего или меньшего количества электронов. Заглянем вкратце под капот транзистора. Не волнуйтесь, мы не будем углубляться в квантовую физику.

  Транзистор как два диода

  Транзисторы

  — это своего рода продолжение другого полупроводникового компонента: диодов.В некотором смысле транзисторы — это всего лишь два диода со связанными вместе катодами (или анодами):

  Диод, соединяющий базу с эмиттером, здесь важен; он соответствует направлению стрелки на схематическом символе и показывает , в каком направлении должен течь ток через транзистор.

  Изображение диодов — хорошее место для начала, но оно далеко не точное. Не основывайте свое понимание работы транзистора на этой модели (и определенно не пытайтесь воспроизвести ее на макете, это не сработает).Существует множество странных вещей на уровне квантовой физики, управляющих взаимодействием между тремя терминалами.

  (Эта модель полезна, если вам нужно проверить транзистор. Используя функцию проверки диодов (или сопротивления) на мультиметре, вы можете провести измерения на клеммах BE и BC, чтобы проверить наличие этих «диодов».)

  Структура и работа транзистора

  Транзисторы

  состоят из трех разных слоев полупроводникового материала.В некоторые из этих слоев добавлены дополнительные электроны (процесс, называемый «легированием»), а в других электроны удалены (допирование «дырками» — отсутствие электронов). Полупроводниковый материал с дополнительными электронами называется n-типа ( n для отрицательного заряда, потому что электроны имеют отрицательный заряд), а материал с удаленными электронами называется p-типа (для положительного). Транзисторы создаются путем наложения n поверх p поверх n или p поверх n поверх p .

  Упрощенная схема структуры NPN. Заметили происхождение аббревиатур?

  Если немного помахать рукой, мы можем сказать, что электронов могут легко перетекать из n областей в p областей , если у них есть небольшая сила (напряжение), толкающая их. Но перейти из области p в область n действительно сложно (требуется лот напряжения). Но особенность транзистора — та часть, которая делает нашу модель с двумя диодами устаревшей — это тот факт, что электронов могут легко течь от базы p-типа к коллектору n-типа, пока база- эмиттерный переход имеет прямое смещение (это означает, что база находится под более высоким напряжением, чем эмиттер).

  NPN-транзистор предназначен для передачи электронов от эмиттера к коллектору (поэтому обычный ток течет от коллектора к эмиттеру). Эмиттер «испускает» электроны в базу, которая контролирует количество электронов, испускаемых эмиттером. Большая часть испускаемых электронов «собирается» коллектором, который отправляет их в следующую часть цепи.

  PNP работает таким же, но противоположным образом. База по-прежнему контролирует ток, но этот ток течет в противоположном направлении — от эмиттера к коллектору.Вместо электронов эмиттер испускает «дырки» (концептуальное отсутствие электронов), которые собираются коллектором.

  Транзистор похож на электронный клапан . Базовый штифт похож на ручку, которую вы можете отрегулировать, чтобы позволить большему или меньшему количеству электронов течь от эмиттера к коллектору. Давайте исследуем эту аналогию дальше …

  ---

  ---

  ← Предыдущая страница
  Введение Биполярный переходной транзистор

  (BJT) — электрическая статья

  В статье о диоде мы видели, что это двухконтактное устройство с простым PN переходом.Если мы подключим два диода друг к другу таким образом, чтобы у них был общий вывод P или N. Следовательно, устройство, образованное с двумя переходами, трехслойным, известно как биполярный переходный транзистор или BJT.

  BJT был изобретен Уильямом Шокли в 1948 году. Биполярный переходный транзистор позволяет току течь через оба носителя заряда (электроны и дырки). В униполярных транзисторах, таких как FET (полевой транзистор), ток протекает только через один носитель заряда.

  Полупроводниковый материал может действовать как изолятор или проводник за счет приложения слабосигнального напряжения.Следовательно, он предлагает низкое сопротивление и позволяет току течь в одном направлении. И он обладает высоким сопротивлением, поскольку препятствует течению тока в обратном направлении. Транзистор имеет возможность переключаться между этими двумя состояниями, что позволяет выполнять функцию переключателя и усилителя.

  Содержание

  • Тип БЮТ
  • Строительство БЮТ
  • Двухдиодный аналог BJT
  • Работа BJT
  • Рабочие регионы BJT
  • Конфигурация (характеристика) BJT
  • Преимущества BJT
  • Недостатки BJT

  Типы BJT

  Есть два типа биполярных транзисторов;

  • Биполярный точечный контактный транзистор
  • Биполярный переходной транзистор

  Из этих двух типов транзистор с биполярным переходом широко используется по сравнению с транзистором с точечным контактом.

  Биполярный переходной транзистор также подразделяется на два типа в зависимости от расположения полупроводниковых слоев;

  • PNP Транзистор
  • NPN транзистор

  В транзисторе PNP полупроводник N-типа зажат между двумя полупроводниками P-типа. А в транзисторе NPN полупроводник P-типа зажат между двумя полупроводниками N-типа. Основная конструктивная схема и обозначение транзисторов PNP и NPN показаны на рисунке ниже.

  Конструктивная схема и обозначение транзисторов PNP и NPN

  Конструкция BJT

  BJT состоит из двух PN-переходов, трех слоев и трех выводов.Три терминала — Эмиттер, База и Коллектор.

  Для питания носителей заряда используется эмиттер. Из-за высоколегированной области он может вводить большое количество носителей заряда в базовый вывод.

  Базовый вывод представляет собой очень тонкий и слегка легированный слой. Ставится между эмиттером и коллектором. Уровень легирования также очень низкий по сравнению с другими терминалами.

  Коллектор служит для сбора носителей заряда. Это умеренно легированная область.Следовательно, БЮТ образован тремя различными легированными полупроводниковыми областями.

  На рисунке ниже показана конструкция транзисторов.

  Конструкция транзисторов
  Двухдиодная аналогия BJT

  Конструкция BJT легко объясняется аналогией с двумя диодами, как показано на рисунке ниже. На этом рисунке показана эквивалентная схема BJT в виде диодов.

  Для транзистора NPN базовая область P-типа формируется путем соединения анодов обоих диодов встречно.А для транзистора PNP базовая область N-типа формируется путем соединения катодов обоих диодов спина к спине.

  Двухдиодная аналогия транзистора
  Работа BJT

  BJT — устройство с тремя выводами. Эти клеммы образуют два соединения. Одно соединение находится между базой и выводом эмиттера, а второе соединение — между базой и выводом коллектора.

  Как показано в аналогии с двумя диодами, когда мы подаем напряжение между эмиттером и коллектором, один диод всегда остается в обратном смещении.Следовательно, ток не может протекать через транзистор.

  Другими словами, переход база-эмиттер находится в прямом смещении, а переход база-коллектор имеет обратное смещение. Из-за прямого смещения основная масса носителей заряда перетекает от эмиттера к базе. Но эти носители заряда не могут пересечь переход между базой и коллектором, так как это обратное смещение.

  Теперь, чтобы протекать ток, мы используем второй источник, подключенный между клеммами базы и эмиттера. Этот источник известен как базовый источник.Напряжение этого источника постепенно увеличивается, и второй диод переходит в прямое смещение.

  Итак, основной носитель заряда будет течь через базу к коллектору, пересекая переход база-коллектор. И ток начинает течь по цепи.

  Транзисторы NPN и PNP работают одинаково. Единственная разница в основном носителе заряда. В транзисторе PNP большинство дырок для носителей заряда. А в транзисторах NPN основной носитель заряда — электроны.

  Работа транзистора NPN показана на рисунке ниже.

  Работа транзисторов
  Рабочие области BJT

  Когда на транзистор подается постоянный ток, переходы находятся в прямом или обратном смещении. Согласно смещению перехода транзисторы работают в четырех областях;

  • Активная область
  • Область насыщенности
  • Область отсечения
  • Обратная активная область

  Из этих четырех областей обратная активная область не используется ни для каких приложений.

  Активная область

  Эта область также известна как линейная область. И в большинстве приложений транзистор работает в этой области. Во многих приложениях транзистор работает в этой области.

  Транзистор действует как усилитель. На рисунке ниже показана активная область.

  Транзистор

  активной области Когда переход база-эмиттер находится в прямом смещении, а переход база-коллектор находится в обратном смещении, транзистор работает в активной области. В активной области отношение тока коллектора к току базы показывает коэффициент усиления по току или коэффициент усиления тока.И обозначается как β.

  Где,
  I _C = Ток коллектора
  I _B = Базовый ток

  Итак, из приведенного выше уравнения ток коллектора в β раз больше тока базы.

  Область насыщенности

  В этой области транзистор ведет себя как замкнутый переключатель, поскольку контакты коллектора и эмиттера закорочены. На рисунке ниже показано представление области насыщения.

  Область насыщения транзистора

  В этом режиме работы оба перехода соединены прямым смещением.И для этой ситуации ток коллектора такой же, как ток эмиттера.

  Область отсечения

  В этой области транзистор ведет себя как разомкнутая цепь, а ток базы, эмиттера и коллектора равны нулю. На рисунке ниже показана работа транзистора в области отсечки.

  Область отсечки транзистора

  В этом режиме работы переходы база-эмиттер и база-коллектор имеют обратное смещение. Следовательно, через транзистор не будет протекать ток, и он действует как выключатель.

  В таблице ниже приведены режимы работы транзисторов.

  Рабочий регион	Переход база-эмиттер	Соединение база-коллектор
  Активная область	Прямое смещение	Обратное смещение
  Область насыщенности	Прямое смещение	Прямое смещение
  Зона отсечения	Обратное смещение	Обратное смещение
  Обратная активная область	Обратное смещение	Прямое смещение

  Конфигурация (характеристика) BJT

  Транзистор представляет собой трехполюсное устройство.Но нам нужны четыре вывода для работы транзистора; два для ввода и два для вывода. Следовательно, мы используем один терминал как общий терминал для ввода и вывода. Следовательно, в транзисторе возможны три типа конфигураций. А это выбор общего терминала в качестве базы, коллектора и эмиттера.

  В разных конфигурациях коэффициент усиления системы различен, и он указан ниже в списке;

  Конфигурация	Коэффициент усиления по напряжению	Текущая прибыль
  Конфигурация Common-Base (CB)	ДА	НЕТ
  Конфигурация с общим коллектором (CB)	НЕТ	ДА
  Конфигурация с общим эмиттером (CE)	ДА	ДА

  Преимущества BJT

  Преимущества BJT перечислены ниже;

  • Лучшее усиление напряжения
  • Низкое прямое падение напряжения
  • Высокая плотность тока
  • Полоса пропускания с большим усилением
  • Подходит для приложений с высокой и малой мощностью
  • Хорошо работает в высокочастотных приложениях

  Недостатки BJT

  Недостатки BJT перечислены ниже;

  • Низкая термическая стабильность
  • Комплекс базового управления
  • Низкая частота коммутации
  • Издает больше шума
  • Воздействие радиации

  Связанная статья:

  Сравнение SCR, Power BJT, Power MOSFET, IGBT

  1422 просмотров всего, 1 просмотров сегодня

  Как проверить транзистор и диод »Электроника

  Очень быстро и легко научиться тестировать транзистор и диод с помощью аналогового мультиметра — обычно этого достаточно для большинства приложений.

  ---

  Учебное пособие по мультиметру Включает:
  Основы работы с измерителем Аналоговый мультиметр Как работает аналоговый мультиметр Цифровой мультиметр DMM Как работает цифровой мультиметр Точность и разрешение цифрового мультиметра Как купить лучший цифровой мультиметр Как пользоваться мультиметром Измерение напряжения Текущие измерения Измерения сопротивления Тест диодов и транзисторов Диагностика транзисторных цепей

  ---

  В то время как многие цифровые мультиметры в наши дни имеют специальные возможности для тестирования диодов, а иногда и транзисторов, не все это делают, особенно старые аналоговые мультиметры, которые все еще широко используются.Однако по-прежнему довольно легко выполнить простой тест «годен / не годен», используя простейшее оборудование.

  Этот вид тестирования позволяет определить, работает ли транзистор или диод, и, хотя он не может предоставить подробную информацию о параметрах, это редко является проблемой, потому что эти компоненты проверяются при изготовлении, и производительность сравнительно редко меняется. упадут до точки, в которой они не работают в цепи.

  Большинство отказов являются катастрофическими, в результате чего компонент становится полностью неработоспособным.Эти простые тесты мультиметра позволяют очень быстро и легко обнаружить эти проблемы.

  Таким образом можно тестировать диоды

  большинства типов — силовые выпрямительные диоды, сигнальные диоды, стабилитроны / опорные диоды напряжения, варакторные диоды и многие другие типы диодов.

  Как проверить диод мультиметром

  Базовый тест диодов выполнить очень просто. Чтобы убедиться, что диод работает нормально, необходимо провести всего два теста мультиметра.

  Тест диода основан на том факте, что диод будет проводить только в одном направлении, а не в другом.Это означает, что его сопротивление будет отличаться в одном направлении от сопротивления в другом.

  Измеряя сопротивление в обоих направлениях, можно определить, работает ли диод, а также какие соединения являются анодом и катодом.

  Поскольку фактическое сопротивление в прямом направлении зависит от напряжения, невозможно дать точные значения ожидаемого прямого сопротивления, так как напряжение на разных измерителях будет разным — оно будет даже различным в разных диапазонах измерителя.

  
  

  … полоса на корпусе диода представляет катод ….

  Метод проверки диода аналоговым измерителем довольно прост.

  Пошаговая инструкция:

  1. Установите измеритель на его диапазон Ом — подойдет любой диапазон, но средний диапазон Ом, если их несколько, вероятно, лучше всего.
  2. Подключите катодную клемму диода к клемме с положительной меткой на мультиметре, а анод — к отрицательной или общей клемме.
  3. Установите измеритель на показания в омах, и должны быть получены «низкие» показания.
  4. Поменяйте местами соединения.
  5. На этот раз должно быть получено высокое значение сопротивления.

  Примечания:

  • На шаге 3 выше фактическое показание будет зависеть от ряда факторов. Главное, чтобы счетчик отклонялся, возможно, до половины и более. Разница зависит от многих элементов, включая батарею в глюкометре и используемый диапазон.Главное, на что следует обратить внимание, это то, что счетчик сильно отклоняется.
  • При проверке в обратном направлении кремниевые диоды вряд ли покажут какое-либо отклонение измерителя. Германиевые, которые имеют гораздо более высокий уровень обратного тока утечки, могут легко показать небольшое отклонение, если измеритель установлен на высокий диапазон Ом.

  Этот простой аналоговый мультиметр для проверки диода очень полезен, потому что он очень быстро показывает, исправен ли диод.Однако он не может тестировать более сложные параметры, такие как обратный пробой и т. Д.

  Тем не менее, это важный тест для обслуживания и ремонта. Хотя характеристики диода могут измениться, это происходит очень редко, и очень маловероятно, что произойдет полный пробой диода, и это будет сразу видно с помощью этого теста.

  Соответственно, этот тип теста чрезвычайно полезен в ряде областей тестирования и ремонта электроники.

  Проверка диодов мультиметром

  Как проверить транзистор мультиметром

  Тест диодов с помощью аналогового мультиметра может быть расширен, чтобы обеспечить простую и понятную проверку достоверности биполярных транзисторов. Опять же, тест с использованием мультиметра дает только уверенность в том, что биполярный транзистор не перегорел, но он все еще очень полезен.

  Как и в случае с диодом, наиболее вероятные отказы приводят к разрушению транзистора, а не к небольшому ухудшению характеристик.

  Испытание основывается на том факте, что биполярный транзистор можно рассматривать как состоящий из двух встречных диодов, и при выполнении теста диодов между базой и коллектором и базой и эмиттером транзистора с использованием аналогового мультиметра, большая часть можно установить базовую целостность транзистора.

  Эквивалентная схема транзистора с диодами для проверки мультиметром.

  Требуется еще один тест. Транзистор должен иметь высокое сопротивление между коллектором и эмиттером при разомкнутой цепи базы, так как имеется два встречных диода.Тем не менее, возможно, что коллектор-эмиттерный тракт перегорел, и между коллектором и эмиттером был создан путь проводимости, при этом все еще выполняя диодную функцию по отношению к базе. Это тоже нужно проверить.

  Следует отметить, что биполярный транзистор не может быть функционально воспроизведен с использованием двух отдельных диодов, потому что работа транзистора зависит от базы, которая является переходом двух диодов, являясь одним физическим слоем, а также очень тонкой.

  Пошаговая инструкция:

  Инструкции даны в основном для транзисторов NPN, поскольку они являются наиболее распространенными в использовании.Варианты показаны для разновидностей PNP — они указаны в скобках (.. .. ..):

  1. Установите измеритель на его диапазон Ом — подойдет любой диапазон, но средний диапазон Ом, если их несколько, вероятно, лучше всего.
  2. Подключите клемму базы транзистора к клемме с маркировкой «плюс» (обычно красного цвета) на мультиметре
  3. Подключите клемму с маркировкой «минус» или «общий» (обычно черного цвета) к коллектору и измерьте сопротивление.Он должен читать обрыв цепи (для транзистора PNP должно быть отклонение).
  4. Когда клемма с маркировкой «положительный» все еще подключена к базе, повторите измерение с положительной клеммой, подключенной к эмиттеру. Показание должно снова показать обрыв цепи (мультиметр должен отклоняться для транзистора PNP).
  5. Теперь поменяйте местами подключение к базе транзистора, на этот раз подключив отрицательную или общую (черную) клемму аналогового измерительного прибора к базе транзистора.
  6. Подключите клемму с маркировкой «плюс» сначала к коллектору и измерьте сопротивление. Затем отнесите к эмиттеру. В обоих случаях измеритель должен отклониться (указать обрыв цепи для транзистора PNP).
  7. Далее необходимо подключить отрицательный или общий вывод счетчика к коллектору, а положительный полюс счетчика — к эмиттеру. Убедитесь, что счетчик показывает обрыв цепи. (Счетчик должен показывать обрыв цепи для типов NPN и PNP.
  8. Теперь поменяйте местами соединения так, чтобы отрицательный или общий вывод измерителя был подключен к эмиттеру, а положительный полюс измерителя — к коллектору.Еще раз проверьте, что прибор показывает обрыв цепи.
  9. Если транзистор проходит все тесты, значит, он в основном исправен и все переходы целы.

  Примечания:

  • Заключительные проверки от коллектора до эмиттера гарантируют, что база не «продувалась». Иногда возможно, что между коллектором и базой и эмиттером и базой все еще присутствует диод, но коллектор и эмиттер закорочены вместе.
  • Как и в случае с германиевым диодом, обратные показания для германиевых транзисторов не будут такими хорошими, как для кремниевых транзисторов. Допускается небольшой уровень тока, поскольку это является следствием присутствия неосновных носителей в германии.

  Обзор аналогового мультиметра

  Хотя большинство мультиметров, которые продаются сегодня, являются цифровыми, тем не менее, многие аналоговые счетчики все еще используются. Хотя они могут и не быть новейшими технологиями, они по-прежнему идеальны для многих применений и могут быть легко использованы для измерений, подобных приведенным выше.

  Хотя описанные выше тесты предназначены для аналоговых измерителей, аналогичные тесты могут быть проведены с цифровыми мультиметрами, цифровыми мультиметрами.

  Часто цифровые мультиметры могут включать специальную функцию тестирования биполярных транзисторов, и это очень удобно в использовании. Общие характеристики тестирования с помощью специальной функции тестирования биполярных транзисторов часто очень похожи на упомянутые здесь, хотя некоторые цифровые мультиметры могут давать значение для текущего усиления.

  Использование простого теста для диодов и транзисторов очень полезно во многих сценариях обслуживания и ремонта.Очень полезно иметь представление о том, работает ли диод или транзистор. Поскольку тестеры транзисторов широко не продаются, возможность использования любого мультиметра для обеспечения этой возможности особенно полезна. Это даже удобнее, потому что тест выполнить очень просто.

  Другие темы тестирования:
  Анализатор сети передачи данных Цифровой мультиметр Частотомер Осциллограф Генераторы сигналов Анализатор спектра Измеритель LCR Дип-метр, ГДО Логический анализатор Измеритель мощности RF Генератор радиочастотных сигналов Логический зонд Тестирование и тестеры PAT Рефлектометр во временной области Векторный анализатор цепей PXI GPIB Граничное сканирование / JTAG Получение данных
  Вернуться в тестовое меню.. .

  об. III — Полупроводники — Транзисторы с биполярным переходом

  Глава 4: БИПОЛЯРНЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

  Биполярные транзисторы построены из трехслойного полупроводника. «Сэндвич»: PNP или NPN. Таким образом, транзисторы регистрируются как два диоды, подключенные попарно при тестировании мультиметром Функция «сопротивление» или «проверка диода», как показано на рисунке. ниже. Показания низкого сопротивления на базе с черным минусом (-) выводы соответствуют материалу N-типа в базе транзистора PNP.На символе материал N-типа «указывает» на стрелку переход база-эмиттер, который является базой для этого примера. P-тип эмиттер соответствует другому концу стрелки базы-эмиттера переход, эмиттер. Коллектор очень похож на эмиттер, а также является материалом P-типа PN-перехода.

  Проверка счетчика транзисторов PNP: (a) прямые B-E, B-C, сопротивление низкое; (б) обратные B-E, B-C, сопротивление ∞.

  Здесь я предполагаю использование мультиметра с единственной непрерывностью. функция диапазона (сопротивления) для проверки PN-переходов.Некоторые мультиметры оснащены двумя отдельными функциями проверки непрерывности: сопротивление и «проверка диодов», каждый со своей целью. Если на вашем глюкометре назначенная функция «проверка диода», используйте ее, а не «сопротивление» диапазон, и измеритель будет отображать фактическое прямое напряжение PN соединение, а не только то, проводит ли он ток.

  Показания счетчика, конечно, будут прямо противоположными для NPN. транзистор с обоими PN переходами, обращенными в другую сторону. Низкое сопротивление показания с красным (+) проводом на основании — это «противоположное» состояние для транзистора NPN.

  Если в этом тесте используется мультиметр с функцией «проверка диодов», он будет обнаружено, что переход эмиттер-база обладает небольшой большее прямое падение напряжения, чем на переходе коллектор-база. Этот прямая разница напряжений из-за несоответствия легирования концентрация между эмиттерной и коллекторной областями транзистор: эмиттер представляет собой гораздо более легированный кусок полупроводниковый материал, чем коллектор, вызывая его соединение с база для увеличения прямого падения напряжения.

  Зная это, становится возможным определить, какой провод какой на немаркированный транзистор. Это важно, потому что упаковка транзистора, к сожалению, не стандартизирован. Все биполярные транзисторы имеют три провода, конечно, но расположение трех проводов на самом деле физические упаковки не расположены в каком-либо универсальном, стандартизированном порядке.

  Предположим, технический специалист находит биполярный транзистор и приступает к измерению непрерывность с мультиметром, установленным в режиме «проверка диодов».Измерение между парами проводов и запись значений, отображаемых измерителем, техник получает данные на рисунке ниже.

  Счетчик, касающийся проводов 1 (+) и 2 (-): «OL» Касательный провод счетчика 1 (-) и 2 (+): «OL» Касательный провод измерителя 1 (+) и 3 (-): 0,655 В Касательный провод счетчика 1 (-) и 3 (+): «OL» Касательный провод счетчика 2 (+) и 3 (-): 0,621 В Касательный провод счетчика 2 (-) и 3 (+): «OL»

  Неизвестный биполярный транзистор.Какие терминалы являются эмиттерным, базовым и коллекторным? Показания омметра между клеммами.

  Единственные комбинации контрольных точек, дающие снятие показаний счетчика это провода 1 и 3 (красный измерительный провод на 1 и черный измерительный провод на 3), и провода 2 и 3 (красный измерительный провод на 2 и черный измерительный провод на 3). Эти двое показания должны указывать на прямое смещение перехода эмиттер-база (0,655 В) и перехода коллектор-база (0,621 В).

  Теперь мы ищем один провод, общий для обоих наборов показаний проводимости.Это должно быть соединение базы транзистора, потому что база единственный уровень трехуровневого устройства, общий для обоих наборов PN переходы (эмиттер-база и коллектор-база). В этом примере этот провод номер 3, общий для контрольных точек 1-3 и 2-3 комбинации. В обоих наборах показаний счетчика черный (-) измерительный провод касался провода 3, что говорит нам о том, что основание этот транзистор изготовлен из полупроводникового материала N-типа (черный = отрицательный).Таким образом, транзистор представляет собой PNP с базой на проводе 3, эмиттер на проводе 1 и коллекторе на проводе 2, как показано на рисунке ниже.

  E и C высокий R: 1 (+) и 2 (-): «OL» C и E высокий R: 1 (-) и 2 (+): «OL» E и B вперед: 1 (+) и 3 (-): 0,655 В E и B реверс: 1 (-) и 3 (+): «OL» C и B вперед: 2 (+) и 3 (-): 0,621 В C и B реверс: 2 (-) и 3 (+): «OL»

  Клеммы BJT, идентифицируемые омметром.

  Обратите внимание, что основной провод в этом примере — , а не посередине. вывод транзистора, как и следовало ожидать от трехслойного «Сэндвич» модель биполярного транзистора. Так бывает довольно часто, и имеет тенденцию сбивать с толку новичков, изучающих электронику. Единственный способ быть убедитесь, какой провод какой из них, проверив счетчик или обратившись к документация производителя по «техническому паспорту» на этот конкретный номер детали транзистора.

  Зная, что биполярный транзистор ведет себя как два встречных диода при тестировании с помощью кондуктометра помогает определить неизвестный транзистор чисто по показаниям счетчика.Это также полезно для быстрая функциональная проверка транзистора. Если бы техник измерить непрерывность более чем двух или менее чем двух из шести комбинации тестовых проводов, он или она сразу поймет, что транзистор был неисправен (или не был биполярным транзистор, а что-то другое — вполне возможно, если нет Для уверенной идентификации можно ссылаться на номера деталей!). Однако «Двухдиодная» модель транзистора не может объяснить, как и почему он действует. как усилительное устройство.

  Чтобы лучше проиллюстрировать этот парадокс, давайте рассмотрим одну из схем транзисторного переключателя, используя физическую схему на рисунке ниже, а не схематический символ, представляющий транзистор. Таким образом будет легче увидеть два PN-перехода.

  Небольшой базовый ток, протекающий в прямом смещении база-эмиттер переход позволяет протекать большому току через обратносмещенный переход база-коллектор.

  Диагональная стрелка серого цвета показывает направление потока электронов. через переход эмиттер-база.Эта часть имеет смысл, поскольку электроны текут от эмиттера N-типа к базе P-типа: соединение явно смещено вперед. Однако база-сборщик соединение — совсем другое дело. Обратите внимание, как толстый слой серого цвета стрелка указывает в направлении потока электронов (вверх) от базы коллекционеру. С основанием из материала P-типа и коллектором материала N-типа это направление электронного потока явно обратное. в направлении, обычно связанном с PN-переходом! Нормальный PN соединение не допускало бы этого «обратного» направления потока, по крайней мере, не без существенного противодействия.Однако насыщенный транзистор очень мало противодействует электронам, начиная с эмиттер в коллектор, о чем свидетельствует свечение лампы!

  Ясно, что здесь происходит что-то, что не поддается простому «Двухдиодная» пояснительная модель биполярного транзистора. Когда я был впервые узнав о работе транзисторов, я попытался построить свой собственный транзистор из двух встречных диодов, как на рисунке ниже.

  Пара встречных диодов не работает как транзистор!

  Моя схема не работала, и я был озадачен.Как бы ни были полезны «два диод »описание транзистора может быть использовано в целях тестирования, это не объясняет, как транзистор ведет себя как управляемый переключатель.

  В транзисторе происходит следующее: обратное смещение переход база-коллектор предотвращает ток коллектора, когда транзистор находится в режиме отсечки (то есть при отсутствии базового тока). Если переход база-эмиттер смещен в прямом направлении управляющим сигналом, нормально-блокирующее действие перехода база-коллектор отменяется и ток через коллектор разрешен, несмотря на то, что электроны идут «неправильным путем» через этот PN переход.Этот действие зависит от квантовой физики полупроводниковых переходов, и может иметь место только тогда, когда два соединения правильно разнесены и концентрации легирования трех слоев правильно пропорциональны. Два диода, соединенные последовательно, не соответствуют этим критериям; верхний диод никогда не может «включиться» при обратном смещении, независимо от того, насколько ток проходит через нижний диод в контуре основного провода. См. Раздел «Биполярные переходные транзисторы», глава 2, для получения более подробной информации.

  Концентрация допинга играет решающую роль в особых способностях транзистора дополнительно подтверждается тем фактом, что коллектор и эмиттер не взаимозаменяемы.Если транзистор просто рассматривать как два соединенных друг с другом PN перехода, или просто как простой N-P-N или P-N-P сэндвич из материалов, может показаться, что оба конца Транзистор мог служить коллектором или эмиттером. Однако это не правда. При подключении «в обратном направлении» в цепи ток база-коллектор не сможет контролировать ток между коллектором и эмиттером. Несмотря на тот факт, что и эмиттерный, и коллекторный слои биполярного транзистора имеют одинаковое легирование типа (либо N, либо P), коллектор и эмиттер определенно не идентичны!

  Ток через переход эмиттер-база пропускает ток через обратносмещенный переход база-коллектор.Действие базового тока может можно рассматривать как «открытие затвора» для тока через коллектор. Более конкретно, любая заданная величина тока между эмиттером и базой допускает ограниченную величину тока между базой и коллектором. Для каждого электрона, который проходит через переход эмиттер-база и через базовый провод, определенный, количество электронов проходит через переход база-коллектор и нет более.

  В следующем разделе это ограничение тока транзистора будет исследовано более подробно.

  • ОБЗОР:
  • Проверено мультиметром в режимах «сопротивление» или «проверка диодов», Транзистор ведет себя как два последовательно соединенных PN (диодных) перехода.
  • PN переход эмиттер-база имеет немного большее прямое напряжение. падение, чем PN-переход коллектор-база, из-за более сильного легирования эмиттерный полупроводниковый слой.
  • Переход база-коллектор с обратным смещением обычно блокирует любые ток от транзистора между эмиттером и коллектором.Однако этот переход начинает проводить, если через него проходит ток. базовый провод. Базовый ток можно рассматривать как «открытие ворот» для определенный, ограниченный ток через коллектор.

  Разница между диодом и транзистором (со сравнительной таблицей)

  Одно из основных различий между диодом и транзистором состоит в том, что диод преобразует переменный ток в постоянный ток, в то время как транзистор передает входные сигналы от цепи с низким сопротивлением к цепи с высоким сопротивлением.Другие различия между ними поясняются ниже в табличной форме.

  Диод также известен как кристаллический диод, потому что он состоит из кристаллов (кремния или германия). Это двухконтактное устройство, которое начинает проводить ток, когда положительный вывод источника питания подключается к области p-типа, а отрицательный вывод подключается к n-области диода.

  Транзистор имеет три области: эмиттер, коллектор и базу. Эмиттер сильно легирован, поэтому он может переносить тяжелую заряженную частицу на базу.База транзистора меньше по размеру и слегка легирована, поэтому носитель заряда легко перемещается от базы к области коллектора. Коллектор — это самая большая область транзистора, потому что он может рассеивать тепло, выделяемое на переходе база-коллектор.

  Содержание: диод против транзистора

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия

  Сравнительная таблица

  Основа для сравнения	Диод	Транзистор
  Определение	Полупроводниковый прибор, в котором ток течет только в одном направлении.	Полупроводниковое устройство, которое передает слабый сигнал от цепи с низким сопротивлением к цепи с высоким сопротивлением.
  Символ
  Использует	Выпрямитель	Регулятор, усиление и выпрямление
  Клемма	Два (анод и катод)	Три (эмиттер, база и коллектор)
  Переключатель	Неуправляемый	Управляемый
  Типы	Переходный диод, светоизлучающий диод, фотодиоды, диоды Шоттки, туннельный, Veractor и стабилитрон.	Биполярный транзистор и полевой транзистор.
  Область	P-область и N-область	Излучатель, коллектор и база
  Область истощения	Один	Два

  
  

  Определение диода

  Диод представляет собой устройство с двумя выводами, которое позволяет току течь в одном направлении. Диод изготовлен из полупроводникового материала и в основном используется для выпрямления.Проводимость в цепи возникает при прямом смещении диода.

  Прямое смещение означает, что материал P-типа подключен к положительной клемме батареи, а материал N-типа подключен к отрицательной клемме батареи. Блок-схема диода представлена ​​на рисунке ниже.

  Определение транзистора

  Транзистор — это трехконтактное устройство, которое используется для усиления электрических сигналов. Он состоит из полупроводникового материала.Эмиттер, коллектор и база — это три вывода батареи. Эмиттерный переход имеет прямое смещение и имеет небольшое сопротивление, тогда как коллекторный переход имеет обратное смещение и имеет высокое сопротивление. Когда слабый сигнал вводится в цепь с низким сопротивлением транзистора, он передает сигнал из цепи с высоким сопротивлением.

  
  

  Ключевые различия между диодом и транзистором

  1. Диод представляет собой полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении, тогда как транзистор передает сопротивление из области с низким сопротивлением в область с высоким сопротивлением.
  2. Диод используется для преобразования переменного тока в постоянный или для выпрямления, тогда как транзистор в основном используется для усиления и в качестве регулятора.
  3. Диод имеет два вывода, а именно анод и катод: анод — положительный вывод, а катод — отрицательный вывод диода. Транзистор имеет три вывода; они эмиттер, коллектор и база.
  4. Диод — это тип неуправляемого переключателя, тогда как транзистор — это управляемый переключатель.
  5. Транзисторы в основном подразделяются на два типа, т.е.е., биполярный переходной транзистор и полевой транзистор. BJT использует как электроны, так и дырку в качестве носителя заряда, а полевой транзистор представляет собой униполярный транзистор. Диод бывает многих типов, например, фотодиоды, стабилитрон, туннельный диод, варакторный диод и т. Д.
  6. P-тип и N-тип — это две области диода. Дырка является основным носителем заряда P-области, а электроны — основным носителем заряда N-области диода. Транзистор имеет три области: эмиттер, базу и коллектор.Среди трех областей база является самой маленькой областью, а коллектор — самой большой областью транзистора.
  7. Диод имеет только один обедненный слой между P-типом и N-типом, тогда как транзистор имеет два обедненных слоя, один находится между эмиттером и базой, а другой — между базой и коллектором.

  Считается, что транзистор состоит из двух диодов с PN переходом. Но два дискретных диода, соединенных спина к спине, никогда не работают как транзистор.