Схемы включения биполярных транзисторов: особенности и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Какие существуют основные схемы включения биполярных транзисторов. Чем отличаются схемы с общим эмиттером, общей базой и общим коллектором. Каковы преимущества и недостатки каждой схемы включения. Как выбрать оптимальную схему включения транзистора для конкретной задачи.

Содержание

Основные схемы включения биполярных транзисторов

Существует три основных схемы включения биполярных транзисторов:

С общим эмиттером (ОЭ)
С общей базой (ОБ)
С общим коллектором (ОК)

Выбор конкретной схемы включения зависит от требуемых характеристик усилителя и особенностей его применения. Рассмотрим подробнее каждую из схем.

Схема включения с общим эмиттером

Схема с общим эмиттером (ОЭ) является наиболее распространенной. В этой схеме эмиттер является общим электродом для входной и выходной цепей.

Основные особенности схемы ОЭ:

Высокий коэффициент усиления по току и напряжению
Среднее входное сопротивление
Инвертирует входной сигнал
Относительно невысокая температурная стабильность

Схема ОЭ обеспечивает максимальное усиление мощности, поэтому часто применяется в усилителях мощности, а также в импульсных схемах.

Схема включения с общей базой

В схеме с общей базой (ОБ) общим электродом является база транзистора. Данная схема имеет следующие характеристики:

Коэффициент усиления по току меньше единицы
Высокий коэффициент усиления по напряжению
Низкое входное сопротивление
Высокое выходное сопротивление
Хорошие частотные свойства

Схема ОБ применяется в высокочастотных усилителях, а также в схемах с низкоомными источниками сигнала.

Схема включения с общим коллектором

В схеме с общим коллектором (ОК) общим электродом является коллектор транзистора. Такая схема также называется эмиттерным повторителем. Ее особенности:

Коэффициент усиления по напряжению близок к единице

Высокий коэффициент усиления по току
Высокое входное сопротивление
Низкое выходное сопротивление
Не инвертирует сигнал

Схема ОК часто используется в качестве согласующего каскада для согласования высокоомного выхода с низкоомной нагрузкой.

Сравнение основных параметров схем включения транзисторов

Для наглядного сравнения характеристик рассмотренных схем включения биполярных транзисторов составим сравнительную таблицу:

Параметр	ОЭ	ОБ	ОК
Коэффициент усиления по току	Высокий	< 1	Высокий
Коэффициент усиления по напряжению	Высокий	Высокий	~1
Входное сопротивление	Среднее	Низкое	Высокое
Выходное сопротивление	Среднее	Высокое	Низкое
Фазовый сдвиг	180°	0°	0°

Выбор оптимальной схемы включения транзистора

При выборе схемы включения транзистора необходимо учитывать следующие факторы:

Требуемый коэффициент усиления
Входное и выходное сопротивления источника сигнала и нагрузки
Диапазон рабочих частот
Необходимость инвертирования сигнала
Требования к температурной стабильности

Для большинства применений оптимальной является схема с общим эмиттером, обеспечивающая высокое усиление. Схема с общей базой применяется на высоких частотах. Схема с общим коллектором используется для согласования сопротивлений.

Особенности расчета схем включения транзисторов

При расчете схем на биполярных транзисторах необходимо учитывать следующие особенности:

Выбор рабочей точки транзистора на линейном участке характеристики
Обеспечение температурной стабилизации с помощью отрицательной обратной связи

Учет входных и выходных емкостей транзистора на высоких частотах
Расчет цепей смещения для задания режима по постоянному току
Определение коэффициентов усиления каскада с учетом сопротивления нагрузки

Правильный расчет позволяет обеспечить стабильную работу транзисторного каскада в требуемом диапазоне температур и частот.

Применение различных схем включения транзисторов

Рассмотрим типовые области применения основных схем включения биполярных транзисторов:

Схема с общим эмиттером:

Усилители мощности звуковой частоты
Импульсные схемы
Генераторы сигналов
Преобразователи напряжения

Схема с общей базой:

Высокочастотные усилители
Преобразователи частоты
Каскады с низкоомным входом

Схема с общим коллектором:

Согласующие каскады
Эмиттерные повторители
Стабилизаторы напряжения
Буферные каскады

Выбор конкретной схемы включения определяется требованиями к параметрам разрабатываемого устройства.

Заключение

Биполярные транзисторы предоставляют широкие возможности для построения различных электронных устройств. Правильный выбор схемы включения позволяет оптимально использовать свойства транзистора и обеспечить требуемые характеристики разрабатываемой схемы. Знание особенностей основных схем включения биполярных транзисторов является важным для грамотного проектирования электронной аппаратуры.

Схемы включения биполярных транзисторов

Транзистор, в схему включают так, что один из его выводов является входным, второй – выходным, а третий – общим для входной и выходной цепей. В зависимости от того, какой электрод является общим, различают три схемы включения транзисторов: ОБ, ОЭ и ОК. Для транзистора n-р-n в схемах включения изменяются лишь полярности напряжений и направление токов. При любой схеме включения транзистора, полярность включения источников питания должна быть выбрана такой, чтоб эмиттерный переход был включен в прямом направлении, а коллекторный – в обратном.

Статические характеристики биполярных транзисторов

Статическим режимом работы транзистора называется режим при отсутствии нагрузки в выходной цепи.

Статическими характеристиками транзисторов называют графически выраженные зависимости напряжения и тока входной цепи (входные ВАХ) и выходной цепи (выходные ВАХ). Вид характеристик зависит от способа включения транзистора.

Характеристики транзистора, включенного по схеме об

Входной характеристикой является зависимость:

IЭ = f(UЭБ) при UКБ = const (а).

Выходной характеристикой является зависимость:

IК = f(UКБ) при IЭ = const (б).

Статические характеристики биполярного транзистора, включенного по схеме ОБ. Выходные ВАХ имеют три характерные области: 1 – сильная зависимость Iк от UКБ; 2 – слабая зависимость Iк от UКБ; 3 – пробой коллекторного перехода. Особенностью характеристик в области 2 является их небольшой подъем при увеличении напряжения UКБ.

Характеристики транзистора, включённого по схеме оэ:

Входной характеристикой является зависимость:

IБ = f(UБЭ) при UКЭ = const (б).

Выходной характеристикой является зависимость:

IК = f(UКЭ) при IБ = const (а).

Режим работы биполярного транзистора

Транзистор может работать в трех режимах в зависимости от напряжения на его переходах. При работе в активном режиме на эмиттерном переходе напряжение прямое, а на коллекторном – обратное.

Режим отсечки, или запирания, достигается подачей обратного напряжения на оба перехода (оба р-n- перехода закрыты).

Если же на обоих переходах напряжение прямое (оба р-n- перехода открыты), то транзистор работает в режиме насыщения. В режиме отсечки и режиме насыщения управление транзистором почти отсутствует. В активном режиме такое управление осуществляется наиболее эффективно, причем транзистор может выполнять функции активного элемента электрической схемы — усиление, генерация.

Усилительный каскад на биполярном транзисторе

Наибольшее применение находит схема включения транзистора по схеме с общим эмиттером. Основными элементами схемы являются источник питания Ек, управляемый элемент – транзистор VT и резистор Rк. Эти элементы образуют выходную цепь усилительного каскада, в которой за счет протекания управляемого тока создается усиленное переменное напряжение на выходе схемы. Другие элементы схемы выполняют вспомогательную роль. Конденсатор Ср является разделительным. При отсутствии этого конденсатора в цепи источника входного сигнала создавался бы постоянный ток от источника питания Ек.

Резистор RБ, включенный в цепь базы, обеспечивает работу транзистора при отсутствии входного сигнала. Режим покоя обеспечивается током базы покоя IБ = Ек/RБ. С помощью резистора Rк создается выходное напряжение. Rк выполняет функцию создания изменяющегося напряжения в выходной цепи за счет протекания в ней тока, управляемого по цепи базы.

Для коллекторной цепи усилительного каскада можно записать следующее уравнение электрического состояния:

Ек = Uкэ + IкRк,

сумма падения напряжения на резисторе Rк и напряжения коллектор-эмиттер Uкэ транзистора всегда равна постоянной величине – ЭДС источника питания Ек.

Процесс усиления основывается на преобразовании энергии источника постоянного напряжения Ек в энергию переменного напряжения в выходной цепи за счет изменения сопротивления управляемого элемента (транзистора) по закону, задаваемого входным сигналом.

5)Что такое полевой транзистор? Какие виды бывают?

Полевой транзистор (ПТ) – полупроводниковый прибор, в котором ре-

гулирование тока осуществляется изменением проводимости проводящего

канала с помощью поперечного электрического поля. В отличие от биполяр-

ного ток полевого транзистора обусловлен потоком основных носителей.

Электроды полевого транзистора называют истоком (И), стоком (С) и

затвором (З). Управляющее напряжение прикладывается между затвором и ис-

током. От напряжения между затвором и истоком зависит проводимость кана-

ла, следовательно, и величина тока. Таким образом, полевой транзистор можно

рассматривать как источник тока, управляемый напряжением затвор-исток. Ес-

ли амплитуда изменения управляющего сигнала достаточно велика, сопротив-

ление канала может изменяться в очень больших пределах. В этом случае поле-

вой транзистор можно использовать в качестве электронного ключа.

По конструкции полевые транзисторы можно разбить на две группы:

-с управляющим p–n-переходом;

-с металлическим затвором, изолированным от канала диэлектриком.

Транзисторы второго вида называют МДП-транзисторами (металл –

диэлектрик – полупроводник). В большинстве случаев диэлектриком является

двуокись кремния SiO2, поэтому обычно используется название МОП-

транзисторы (металл – окисел – полупроводник). В современных МОП-

транзисторах для изготовления затвора часто используется поликристаллический

кремний. Однако название МОП-транзистор используют и для таких приборов.

Проводимость канала полевого транзистора может быть электронной

или дырочной. Если канал имеет электронную проводимость, то транзистор

называют n-канальным. Транзисторы с каналами, имеющими дырочную про-

водимость, называют p-канальными. В МОП- транзисторах канал может быть

обеднён носителями или обогащён ими. Таким образом, понятие «полевой

транзистор» объединяет шесть различных видов полупроводниковых прибо-

ров.

МОП-транзисторы находят широкое применение в современной электро-

нике. В ряде областей, в том числе в цифровой электронике, они почти полно-

стью вытеснили биполярные транзисторы. Это объясняется следующими при-229

чинами. Во-первых, полевые транзисторы имеют высокое входное сопротивле-

ние и обеспечивают малое потребление энергии. Во-вторых, МОП-транзисторы

занимают на кристалле интегральной схемы значительно меньшую площадь,

чем биполярные. Поэтому плотность компоновки элементов в МОП-

интегральных схемах значительно выше. В-третьих, технологии производства

интегральных схем на МОП-транзисторах требуют меньшего числа операций,

чем технологии изготовления ИС на биполярных транзисторах.

6)Что такое стабилитрон? Объясните принцип его работы. Нарисуйте его вольт-амперные характеристики.

Стабилитронами называют полупроводниковые диоды, использующие особенность обратной ветви вольтамперной характеристики на участке пробоя изменяться в широком диапазоне изменения токов при сравнительно небольшом отклонении напряжения. Это свойство широко используется при создании специальных устройств – стабилизаторов напряжения.

Напряжение пробоя стабилитрона зависит от ширины р-n-перехода, которая определяется удельным сопротивлением материала полупроводника. Поэтому существует определенная зависимость пробивного напряжения (т. е. напряжения стабилизации) от концентрации примесей.

Низковольтные стабилитроны выполняют на основе сильно легированного кремния. Ширина р-n-перехода в этом случае получается очень маленькой, а напряженность электрического поля потенциального барьера – очень большой, что создает условия для возникновения туннельного пробоя. При большой ширине р-n-перехода пробой носит лавинный характер.

Вольт-амперная характеристика стабилитрона представлена на рис. 6.1 Рабочий ток стабилитрона (его обратный ток) не должен превышать максимально допустимого значения во избежание перегрева полупроводниковой структуры и выхода его из строя.

Рис. 6.1. Конструкция корпуса (а), вольт-амперная характеристика и условное графическое обозначение стабилитрона

Существенной особенностью стабилитрона является зависимость его напряжения стабилизации от температуры. В сильно легированных полупроводниках вероятность туннельного пробоя с увеличением температуры возрастает. Поэтому напряжение стабилизации у таких стабилитронов при нагревании уменьшается, т. е. они имеют отрицательный температурный коэффициент напряжения стабилизации (ТКН)

(2.4)

В слабо легированных полупроводниках при увеличении температуры уменьшается длина свободного пробега носителей, что приводит к увеличению порогового значения напряжения, при котором начинается лавинный пробой. Такие стабилитроны имеют положительный ТКН. (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Температурная зависимость вольт-амперной характеристика стабилитрона

Для устранения этого недостатка и создания термокомпенсированных стабилитронов последовательно в цепь стабилитрона включают обычные диоды в прямом направлении. Как известно, у обычных диодов в прямом направлении падение напряжения на р-n-переходе при нагревании уменьшается. И если последовательно со стабилитроном (рис. 6.3) включить диодов в прямом направлении, где , (– изменение прямого падения напряжения на диоде при нагревании отдо), то можно почти полностью компенсировать температурную погрешность стабилитрона.

Рис. 6.3. Термокомпенсация стабилитрона

Основные параметры стабилитронов:

Напряжение стабилизации – напряжение на стабилитроне при про-текании через него тока стабилизации;
Ток стабилизации – значение постоянного тока, протекающего через стабидитрон в режиме стабилизации;
Дифференциальное сопротивление стабилитрона – дифференциальное сопротивление при заданном значении тока стабилизации, т. е.;
Температурный коэффициент напряжения стабилизации – отношение относительного изменения напряжения стабилизации стабилитрона к абсолютному изменению температуры окружающей среды при постоянном значении тока стабилизации:;

Предельные параметры стабилитронов:

Минимально допустимый ток стабилизации – наименьший ток через стабилитрон, при котором напряжение стабилизации находится в заданных пределах;
Максимально допустимый ток стабилизации – наибольший ток через стабилитрон, при котором напряжение стабилизациинаходится в заданных пределах, а температура перехода не выше допустимой;
Максимально допустимая рассеиваемая мощность – мощность, при которой не возникает теплового пробоя перехода.

Схема включения транзистора с общим эмиттером

Рассмотрим характерные схемы включения транзистора и соответствующие характеристики. Приведенная схема включения транзистора в электрическую цепь называется схемой с общей базой, так как база является общим электродом для источников напряжения. Изобразим ее с использованием условного графического обозначения транзистора рис. Транзисторы традиционно характеризуют их так называемыми входными и выходными характеристиками. Входной характеристикой называют и график соответствующей зависимости это справедливо и для других характеристик.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

Основные схемы включения транзисторов

Каскад с общим эмиттером

Схема с общим эмиттером (каскад с общим эмиттером)

Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером. Схемы включения биполярных транзисторов

Схемы включения биполярных транзисторов.

Характеристики и параметры транзисторов

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Транзистор в ключевом режиме. Схема с общим коллектором (Эмиттерный повторитель)

Основные схемы включения транзисторов

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Биполярные транзисторы. For dummies Электроника для начинающих Предисловие Поскольку тема транзисторов весьма и весьма обширна, то посвященных им статей будет две: отдельно о биполярных и отдельно о полевых транзисторах. Транзистор, как и диод, основан на явлении p-n перехода. Желающие могут освежить в памяти физику протекающих в нем процессов здесь или здесь.

Необходимые пояснения даны, переходим к сути. Определение и история Транзистор — электронный полупроводниковый прибор, в котором ток в цепи двух электродов управляется третьим электродом. И это была, без преувеличения, революция в электронике. Очень быстро транзисторы заменили вакуумные лампы в различных электронных устройствах.

В связи с этим возросла надежность таких устройств и намного уменьшились их размеры. Только очень маленьких. Если отвлечься от физики процессов, то современный транзистор тоже можно представить как сопротивление, зависящее от подаваемого на него сигнала.

В чем же отличие между полевыми и биполярными транзисторами? Ответ заложен в самих их названиях. А в полевом он же униполярный — или электроны, или дырки. Также эти типы транзисторов разнятся по областям применения. Биполярные используются в основном в аналоговой технике, а полевые — в цифровой. И, напоследок: основная область применения любых транзисторов — усиление слабого сигнала за счет дополнительного источника питания.

Биполярный транзистор. Принцип работы. Основные характеристики Биполярный транзистор состоит из трех областей: эмиттера, базы и коллектора, на каждую из которых подается напряжение.

В зависимости от типа проводимости этих областей, выделяют n-p-n и p-n-p транзисторы. Обычно область коллектора шире, чем эмиттера. Базу изготавливают из слаболегированного полупроводника из-за чего она имеет большое сопротивление и делают очень тонкой.

Поскольку площадь контакта эмиттер-база получается значительно меньше площади контакта база-коллектор, то поменять эмиттер и коллектор местами с помощью смены полярности подключения нельзя.

Таким образом, транзистор относится к несимметричным устройствам. Прежде, чем рассматривать физику работы транзистора, обрисуем общую задачу. Она заключаются в следующем: между эмиттером и коллектором течет сильный ток ток коллектора , а между эмиттером и базой — слабый управляющий ток ток базы. Ток коллектора будет меняться в зависимости от изменения тока базы. Рассмотрим p-n переходы транзистора. Их два: эмиттер-база ЭБ и база-коллектор БК.

В активном режиме работы транзистора первый из них подключается с прямым, а второй — с обратным смещениями. Что же при этом происходит на p-n переходах? Для большей определенности будем рассматривать n-p-n транзистор. Там они частично рекомбинируют с дырками, но б о льшая их часть из-за малой толщины базы и ее слабой легированности успевает добежать до перехода база-коллектор.

Который, как мы помним, включен с обратным смещением. А поскольку в базе электроны — неосновные носители заряда, то электирическое поле перехода помогает им преодолеть его. Таким образом, ток коллетора получается лишь немного меньше тока эмиттера. А теперь следите за руками. Если увеличить ток базы, то переход ЭБ откроется сильнее, и между эмиттером и коллектором сможет проскочить больше электронов.

А поскольку ток коллектора изначально больше тока базы, то это изменение будет весьма и весьма заметно. Таким образом, произойдет усиление слабого сигнала, поступившего на базу. Еще раз: сильное изменение тока коллектора является пропорциональным отражением слабого изменения тока базы.

Помню, моей одногрупнице принцип работы биполярного транзистора объясняли на примере водопроводного крана. Вода в нем — ток коллектора, а управляющий ток базы — то, насколько мы поворачиваем ручку. Достаточно небольшого усилия управляющего воздействия , чтобы поток воды из крана увеличился. Помимо рассмотренных процессов, на p-n переходах транзистора может происходить еще ряд явлений.

Например, при сильном увеличении напряжения на переходе база-коллектор может начаться лавинное размножение заряда из-за ударной ионизации. А вкупе с туннельным эффектом это даст сначала электрический, а затем с возрастанием тока и тепловой пробой. Однако, тепловой пробой в транзисторе может наступить и без электрического то есть без повышения коллекторного напряжения до пробивного. Для этого будет достаточно одного чрезмерного тока через коллектор.

Еще одно явления связано с тем, что при изменении напряжений на коллекторном и эмиттерном переходах меняется их толщина. При этом область базы исчезает, и транзистор перестает нормально работать. Коллекторный ток транзистора в нормальном активном режиме работы транзистора больше тока базы в определенное число раз. Это число называется коэффициентом усиления по току и является одним из основных параметров транзистора. Обозначается оно h Если транзистор включается без нагрузки на коллектор, то при постоянном напряжении коллектор-эмиттер отношение тока коллектора к току базы даст статический коэффициент усиления по току.

Он может равняться десяткам или сотням единиц, но стоит учитывать тот факт, что в реальных схемах этот коэффициент меньше из-за того, что при включении нагрузки ток коллектора закономерно уменьшается. Вторым немаловажным параметром является входное сопротивление транзистора. Согласно закону Ома, оно представляет собой отношение напряжения между базой и эмиттером к управляющему току базы.

Чем оно больше, тем меньше ток базы и тем выше коэффициент усиления. Третий параметр биполярного транзистора — коэффициент усиления по напряжению. Он равен отношению амплитудных или действующих значений выходного эмиттер-коллектор и входного база-эмиттер переменных напряжений. Поскольку первая величина обычно очень большая единицы и десятки вольт , а вторая — очень маленькая десятые доли вольт , то этот коэффициент может достигать десятков тысяч единиц. Стоит отметить, что каждый управляющий сигнал базы имеет свой коэффициент усиления по напряжению.

Также транзисторы имеют частотную характеристику , которая характеризует способность транзистора усиливать сигнал, частота которого приближается к граничной частоте усиления. Дело в том, что с увеличением частоты входного сигнала коэффициент усиления снижается. Это происходит из-за того, что время протекания основных физических процессов время перемещения носителей от эмиттера к коллектору, заряд и разряд барьерных емкостных переходов становится соизмеримым с периодом изменения входного сигнала.

Частота, на которой это происходит, и называется граничной. Также параметрами биполярного транзистора являются: обратный ток коллектор-эмиттер время включения обратный ток колектора максимально допустимый ток Условные обозначения n-p-n и p-n-p транзисторов отличаются только направлением стрелочки, обозначающей эмиттер.

Она показывает то, как течет ток в данном транзисторе. Режимы работы биполярного транзистора Рассмотренный выше вариант представляет собой нормальный активный режим работы транзистора. Инверсный активный режим. Здесь открыт переход БК, а ЭБ наоборот закрыт. Усилительные свойства в этом режиме, естественно, хуже некуда, поэтому транзисторы в этом режиме используются очень редко.

Режим насыщения. Оба перехода открыты. Из-за возникающей избыточности носителей заряда сопротивление базы и p-n переходов уменьшается. Поэтому цепь, содержащую транзистор в режиме насыщения можно считать короткозамкнутой, а сам этот радиоэлемент представлять в виде эквипотенциальной точки. Режим отсечки. Оба перехода транзистора закрыты, то есть ток основных носителей заряда между эмиттером и коллектором прекращается.

Потоки неосновных носителей заряда создают только малые и неуправляемые тепловые токи переходов. Из-за бедности базы и переходов носителями зарядов, их сопротивление сильно возрастает. Поэтому часто считают, что транзистор, работающий в режиме отсечки, представляет собой разрыв цепи. Барьерный режим В этом режиме база напрямую или через малое сопротивление замкнута с коллектором.

Также в коллекторную или эмиттерную цепь включают резистор, который задает ток через транзистор. Таким образом получается эквивалент схемы диода с последовательно включенным сопротивлением. Этот режим очень полезный, так как позволяет схеме работать практически на любой частоте, в большом диапазоне температур и нетребователен к параметрам транзисторов.

Схемы включения биполярных транзисторов Поскольку контактов у транзистора три, то в общем случае питание на него нужно подавать от двух источников, у которых вместе получается четыре вывода. Поэтому на один из контактов транзистора приходится подавать напряжение одинакового знака от обоих источников.

И в зависимости от того, что это за контакт, различают три схемы включения биполярных транзисторов: с общим эмиттером ОЭ , общим коллектором ОК и общей базой ОБ. У каждой из них есть как достоинства, так и недостатки. Выбор между ними делается в зависимости от того, какие параметры для нас важны, а какими можно поступиться.

Схема включения с общим эмиттером Эта схема дает наибольшее усиление по напряжению и току а отсюда и по мощности — до десятков тысяч единиц , в связи с чем является наиболее распространенной. Здесь переход эмиттер-база включается прямо, а переход база-коллектор — обратно.

А поскольку и на базу, и на коллектор подается напряжение одного знака, то схему можно запитать от одного источника. В этой схеме фаза выходного переменного напряжения меняется относительно фазы входного переменного напряжения на градусов.

Каскад с общим эмиттером

При рассмотрении усилительных свойств переменных сигналов транзисторов схемы их включения можно рассматривать без источников питания, поскольку в сравнении с другими сопротивления источников оказываются весьма малыми. С хему усилительной ячейки на транзисторе с общей базой можно применять на высоких частотах, однако она имеет коэффициент усиления по току меньше 1 и малое входное сопротивление. За основной электрод, от которого отсчитываются напряжения, в данной схеме принимается база. Эмиттерная цепь — входная, а коллекторная — выходная. Это сопротивление открытого p — n -перехода. В соответствии с условными положительными направлениями напряжений нетрудно установить, что сигналы на входе и на выходе схемы с общей базой совпадают по фазе.

Независимо от схемы включения транзистор характеризуется тремя Рис. Включение транзистора по схеме с общим эмиттером.

Схема с общим эмиттером (каскад с общим эмиттером)

Транзисторы часто применяют для усиления переменных сигналов которые при расчетах обычно считают синусоидальными , при этом в выходной цепи транзистора применяется нагрузка с ненулевым сопротивлением. Во входной цепи, кроме источника постоянного напряжения, необходимого для обеспечения активного режима работы, также используют источник входного переменного напряжения. Представим три характерные схемы включения транзистора. Схема с общей базой ОБ рис. Если сопротивление нагрузки достаточно велико, то амплитуда переменной составляющей напряжения u вых значительно больше амплитуды напряжения u вх. Входной ток такой схемы достаточно большой, а соответствующее входное сопротивление мало. Схема включения транзистора с общей базой ОБ. Схема включения транзистора с общим эмиттером ОЭ.

Биполярный транзистор в схеме с общим эмиттером. Схемы включения биполярных транзисторов

Усилитель представляет собой четырехполюсник, два вывода которого предназначены для подключения входного сигнала и два оставшихся вывода служат для снятия с них усиленного сигнала напряжения или тока. У транзистора же есть только три вывода, поэтому для реализации четырехполюсника приходится один из выводов подключать как ко входу, так и к выходу усилителя.

Схемы включения биполярных транзисторов.

Транзисторы часто применяют для усиления переменных сигналов которые при расчетах обычно считают синусоидальными , при этом в выходной цепи транзистора применяется нагрузка с ненулевым сопротивлением. Во входной цепи, кроме источника постоянного напряжения, необходимого для обеспечения активного режима работы, также используют источник входного переменного напряжения. Изобразим три характерные схемы включения транзистора. Входной ток такой схемы достаточно большой, а соответствующее входное сопротивление малое. Входной ток схемы достаточно мал, поэтому входное сопротивление больше, чем у схемы с общей базой.

Характеристики и параметры транзисторов

Введите цифры и буквы. Войти Регистрация Восстановление пароля Войти Запомнить меня. Введите цифры и буквы Зарегистрироваться. Получить ссылку на изменение пароля. Все Коллективные Персональные Найти. Рассмотрим схему включения транзистора с общим эмиттером.

Рис 57 Основная схема включения транзистора сигнала У схемы включения с общим эмиттером то преимущество, что сигнал усиливается и по току Рис 58 Схема включения транзистора с общим коллектором.

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео.

Существует три основные схемы включения транзисторов. При этом один из электродов транзистора является общей точкой входа и выхода каскада. Надо помнить, что под входом выходом понимают точки, между которыми действует входное выходное переменное напряжение. Схема с общим эмиттером ОЭ. Такая схема изображена на рисунке 1.

Входное сопротивление для каскада по схеме с общей базой ОБ рис.

Транзистор, как полупроводниковый прибор, имеющий три электрода эмиттер, базу, коллектор , можно включить тремя основными способами рис. Как известно, входной сигнал поступает на усилитель по двум проводам; выходной сигнал отводится также по двум проводам. Следовательно, для трех-электродного усилительного прибора при подаче входного и съеме выходного сигнала по двум проводам один из электродов будет непременно общим. Соответственно тому, какой из электродов в схеме включения транзистора будет являться общим, различают три основные схемы включения: с общим эмиттером ОЭ , общим коллектором ОК и общей базой ОБ. Практические варианты схем включения транзисторов структуры п-р-п и р-п-р приведены на рис.

При включении биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером ОЭ входной сигнал подаётся на базу относительно эмиттера, а выходной сигнал снимается с коллектора относительно эмиттера. Данное включение транзистора позволяет получить наибольшее усиление по мощности , потому что усиливается и ток, и напряжение. Биполярные транзисторы, в отличие от полевых транзисторов, приборы управляемые током базы. Напряжение на прямо смещённом переходе база-эмиттер при этом остаётся почти постоянным и зависит от материала полупроводника, для германия около 0,2 В, для кремния около 0,65 В, но на сам каскад подаётся управляющее напряжение.

Как использовать биполярный транзистор (BJT) в качестве…

Опубликовано 10 июля 2020 г.

BJT) работает в области отсечки, насыщения и активной области. Мы обсудили условия для работы BJT в этих разных регионах. В этом уроке мы обсудим, как использовать эти две рабочие области, отсечку и насыщение, чтобы мы могли использовать BJT в качестве переключателя. После завершения этого руководства вы сможете использовать BJT для простых коммутационных приложений.

Но перед этим, если вы новичок в электротехнике или электронике и понятия не имеете, что такое переключатель, давайте сначала кратко обсудим, что это такое. Вы можете просто пропустить следующую часть, если вы уже знакомы с переключателями.

Что такое коммутатор?

Обычно, когда вы думаете о выключателе, образ, который возникает в вашем сознании, будет таким, как показано на рисунке 1. Этот тип выключателя представляет собой электрический выключатель, который мы обычно используем в наших домах для включения или выключения света. .

Рисунок 1. Электрический выключатель.

Существует множество типов переключателей, используемых в электротехнике и электронике. Мы можем разделить их в основном на электромеханические и электронные переключатели. Поскольку BJT работает как переключатель SPST, мы можем просто использовать тумблер SPST, чтобы легко объяснить, как работает переключатель.

Рис. 2. Переключатель SPST и символ цепи переключателя SPST.

Переключатель представляет собой электрическое или электронное устройство, которое может размыкать или замыкать цепь, останавливая или разрешая протекание тока в цепи. На рисунке 2 вы можете увидеть однополюсный однопозиционный тумблер (SPST) и символ схемы переключателя SPST. Количество полюсов в переключателе определяет, сколько отдельных цепей может контролировать переключатель, в то время как количество срабатываний переключателя говорит нам, к скольким положениям может быть подключен каждый из полюсов переключателя. Переключатель SPST имеет один полюс и один ход, поэтому он может управлять только одной цепью, а его полюс может быть подключен только к одной клемме. Таким образом, тумблер SPST — это просто переключатель ВКЛ-ВЫКЛ с двумя клеммами (A и B), которые можно соединять или отключать друг от друга путем переключения рычага (привода).

На рисунке 3 мы видим принципиальную схему лампочки, подключенной непосредственно к сети переменного тока. Надеюсь, вы представляете себе, что в действительности лампочка подключается к сети переменного тока или розетке через электрическую вилку и зип-кабель. Итак, чтобы включить лампочку, мы вставляем вилку в розетку, а чтобы выключить, мы вынимаем вилку из розетки. Чтобы сделать это менее хлопотным, мы можем вставить тумблер в цепь, чтобы мы могли просто переключать рычаг тумблера, если мы хотим включить или выключить лампочку, вместо того, чтобы подключать или отключать электрическую вилку.

Рис. 3. Лампочка, подключенная напрямую к источнику 220 В переменного тока от сети переменного тока.

Как показано на рисунке 4, мы можем отрезать одну линию кабеля и вставить переключатель.

Рис. 4. Обрезание одной линии для вставки переключателя.

На рис. 5 выключатель теперь вставлен, и лампочку можно легко включить или выключить, просто переключив рычаг тумблера. Именно так легко работает переключатель.

Рисунок 5. Тумблер теперь вставлен, чтобы легко включать и выключать лампочку.

Сравнение BJT с тумблером SPST

На рисунке 6 тумблер SPST состоит из трех частей или меток, которые мы можем сравнить с тремя клеммами BJT. Клеммы коллектора и эмиттера BJT аналогичны клеммам A и B тумблера. Базовая клемма BJT аналогична рычагу тумблера. Мы обсудим это позже.

Рис. 6. Тумблер SPST и NPN BJT.

Зачем мне использовать BJT для переключения?

Существует множество причин, по которым вам следует использовать биполярный транзистор или транзистор в качестве переключателя. Но для меня, я думаю, основная причина заключается в управлении нагрузкой с более высоким потреблением тока или напряжением. Например, вашей нагрузке требуется 100 мА, но вы можете получить только 20 мА от вашего источника, что является обычным для контакта GPIO микроконтроллера. Или, может быть, вам нужно управлять реле 12 В с помощью микроконтроллера, но его вывод может выдавать только 3,3 В или 5 В. Вы можете использовать транзистор, чтобы решить эту проблему.

Используя транзистор для переключения больших нагрузок, вы также можете автоматизировать процесс включения или выключения нагрузки удаленно, вместо использования электромеханического переключателя, которым нужно управлять вручную. Итак, по этим причинам давайте начнем обсуждать операцию переключения BJT.

Переключение BJT

Работа BJT в качестве переключающего устройства очень проста для понимания, особенно если вы уже узнали, как заставить BJT работать в области отсечки и насыщения. BJT действует как открытый переключатель, когда он работает в области отсечки. На рисунке 7 видно, что npn BJT работает в области отсечки, поскольку напряжение на клемме базы равно 0 В. Следовательно, переход база-эмиттер не смещен в прямом направлении и, если не учитывать ток утечки, все токи I _B и I _C равны нулю. Вы также можете видеть на рисунке 7, что клеммы коллектора и эмиттера действуют как открытый переключатель SPST. Поскольку I _C равно нулю, напряжение на выводах коллектора и эмиттера, V _CE(cutoff) , равно V _CC .

Рис. 7. npn BJT, работающий в области отсечки, действует как открытый переключатель.

Таким образом, чтобы биполярный транзистор работал как разомкнутый переключатель, все, что вам нужно сделать, это убедиться, что его переход база-эмиттер не смещен в прямом направлении. Теперь, чтобы BJT действовал как замкнутый переключатель, он должен работать в области насыщения. На рисунке 8 мы предположили, что npn BJT работает в области насыщения. Как видите, клеммы коллектора и эмиттера действуют как замкнутый переключатель SPST. В идеале между коллектором и эмиттером должно быть короткое замыкание, и падение напряжения на нем должно быть равно нулю. Однако в действительности на выводах коллектора и эмиттера имеется небольшое падение напряжения, известное как напряжение насыщения, В _CE(сб) .

Рис. 8. npn BJT, работающий в области насыщения, действует как замкнутый переключатель.

Чтобы BJT работал в области насыщения, переход база-эмиттер и переход база-коллектор должны быть смещены в прямом направлении, а ток базы должен быть достаточным для создания тока насыщения коллектора, I _C(sat) . Используя схему на рисунке 8, формула для расчета I _C(sat) выглядит следующим образом:

I _C(sat) – это ток нагрузки R _C требует. V _CE(sat) указан в техническом описании BJT, который вы собираетесь использовать. После вычисления I _C(sat) , следующее, что нужно выяснить, это минимальный базовый ток I _B(min) , необходимый для получения I _C(sat) . Вы можете использовать это уравнение для расчета I _B(min) .

Чтобы убедиться, что BJT работает в области насыщения, нужно просто убедиться, что I _B больше, чем I _B(min) .

Какую бета-версию DC использовать?

Теперь, если вы знаете V _CE(sat) BJT, падение напряжения на нагрузке и ее сопротивление, вы можете рассчитать I _C(sat), а затем вычислить I _B(min) . Однако вы можете задаться вопросом, каково значение β _DC? Чтобы вам было легче это выяснить, подсказка заключается в том, что вы можете найти β _DC в таблице данных BJT, которую вы будете использовать. Хорошо, давайте проверим таблицу данных очень часто используемого npn-транзистора общего назначения, 2N39.04.

Рис. 9. Значения 2N3904 h _FE.

Если вы проверили таблицу данных 2N3904, вы можете найти что-то похожее на то, что показано на рисунке 9. Поскольку бета постоянного тока (β _DC) эквивалентна гибридному параметру (h _FE), вы можете подумать, что здесь вы получите значение β _DC для решения I _B(min) . Однако h _FE на рис. 9 представляет собой коэффициент усиления по току биполярного транзистора, работающего как усилитель или в активной области. Значения, которые вы должны проверять, — это значения, при которых BJT находится в состоянии насыщения.

Рис. 10. Характеристики 2N3904 в области насыщения.

На рисунке 10 вы можете видеть различные значения и информацию о 2N3904, работающем в области насыщения. Это все из даташита. Основываясь на этой информации, вы увидите, что β _DC, используемый в области насыщения для 2N3904, равен 10. Обратите внимание, что отношение I _C / I _B всегда равно 10?

Не все BJT используют 10 для β _DC, хотя до сих пор большинство транзисторов, которые я использовал, используют 10. Darlington BJT, такие как TIP120, имеют 250 I 9Соотношение 0047 C /I _B. Но для 2N3904 гарантированное значение β _DC равно 10 для работы в области насыщения. Некоторые могут использовать 20, но, как мы обсуждали в руководстве «Различные области работы BJT», β _DC не является постоянным и изменяется в зависимости от температуры перехода. Поэтому лучше установить β _DC на 10.

Application

Итак, чтобы увидеть, как биполярный транзистор работает как переключатель в реальной жизни, давайте попробуем это простое приложение. Допустим, нам нужно управлять нагрузкой 12 В с потреблением тока 50 мА с помощью Arduino Uno. Поскольку вывод GPIO Arduino Uno может выдавать только 5 В максимум 20 мА, при строгом соблюдении условий, указанных в техническом описании ATmega328P, в этом случае нам нужно использовать транзисторный переключатель. Для этой демонстрации я просто буду использовать фиктивную нагрузку, которая будет состоять из 5 светодиодов с последовательными резисторами, включенными параллельно. Каждый светодиод будет потреблять 10 мА, поэтому, умножив 5, мы получим 50 мА.

Рисунок 11. Схема приложения.

Давайте посмотрим, какие значения у нас уже есть, а какие нам еще предстоит решить. Надеюсь, вы уже владеете основами анализа цепей. Однако, если еще нет, у нас есть учебные пособия для этого. Вы можете ознакомиться с ними здесь: CircuitBread Circuit Theory Tutorials

В этом примере мы уже знаем, что I _C(sat) равно 50 мА, а 2N3904 β _DC равно 10. Итак, I _B(min) равно:

Если вы еще раз посмотрите таблицу данных 2N3904 или рисунок 10, вы увидите, что при 50 мА I _C , максимально возможное значение V _CE(sat) равно 0,3 В, а V _BE(sat) равно 0,95 В. I ₁ по I ₅ здесь все одинаковые, что равно I _C(sat) /5 = 50 мА/5 = 10 мА. Светодиоды, которые я собираюсь здесь использовать, представляют собой желтые светодиоды с типичным прямым напряжением 2 В. Выходное напряжение контакта GPIO Arduino Uno составляет примерно 5 В. Таким образом, значения, которые нам нужно найти здесь, это R1-R5, которые имеют одинаковое сопротивление и R _B. Итак, давайте сначала решим от R1 до R5:

Использование KVL на стороне коллектора и эмиттера,

Использование закона Ома,

R2-R5 тоже все 970 Ом. Теперь давайте решим R _B :

Снова используя КВЛ на стороне базы и эмиттера,

Снова используя закон Ома,

Приведенные выше значения рассчитаны для идеальных условий. Тем не менее, пожалуйста, поймите, что на самом деле устройства, которые мы используем, не идеальны, поэтому может быть небольшая разница между расчетными значениями и фактическими показаниями мультиметра. Итак, вот фактический результат:

Рисунок 12. Реальная схема и биполярный транзистор, работающий в области отсечки или в качестве разомкнутого ключа. Рисунок 13. Arduino Uno, 2N3904 и фиктивная нагрузка.

Как вы можете видеть на рисунках 12-14, у нас есть Arduino Uno, 2N3904 npn BJT, пять желтых светодиодов, пять резисторов 970 Ом (два резистора по 1 кОм последовательно с резистором 470 Ом), пять резисторов 810 Ом (120 Ом, 300 Ом, резисторы 390 Ом последовательно) и источник питания 12 В. Здесь Arduino Uno просто запрограммирован на вывод низкого уровня, когда на выводе D2 высокий уровень, и на вывод высокого уровня, когда D2 низкий или подключен к земле. На рисунках 12-14 на выводе D2 высокий уровень, поэтому на выводе D5 низкий уровень. Поэтому переход база-эмиттер 2Н3904 не смещен в прямом направлении, поэтому транзистор работает в области отсечки или как открытый ключ. Через клемму коллектора ток не течет, поэтому нагрузка отключена.

Рис. 15. Биполярный транзистор, работающий в области насыщения или в качестве замкнутого ключа.

На рисунке 15 вы можете видеть, что контакт D2 Arduino Uno подключен к земле, поэтому на выходе контакта D5 высокий уровень. Это делает переход база-эмиттер и переход база-коллектор смещенными в прямом направлении, а транзистор 2N3904 работает в области насыщения. Как видите, светодиоды теперь включены.

Рисунок 16. Напряжение на выводе D5 платы Arduino Uno.

На рис. 16 показано выходное напряжение D5 платы Arduino Uno. В идеале оно должно быть 5 В, но на самом деле это всего лишь 4,88 В. Но это не так уж и важно.

Рис. 17. Напряжение на переходе база-эмиттер, В _BE .

На рис. 17 мультиметр показывает падение напряжения на переходе база-эмиттер 2N3904. В техническом описании указано максимальное значение 0,95 В, но в этой схеме V _{BE (sat)} составляет 0,836 В.

Рис. 18. Напряжение на выводах коллектора и эмиттера, В _CE(сб) .

В таблице данных максимальное значение V _CE(sat) при 50 мА IC составляет 0,3 В. Однако в этом приложении V _CE(sat) составляет всего 165,4 мВ, как показано на рис. 18. Чем меньше падение напряжения на выводах коллектора и эмиттера, тем лучше, потому что это означает, что транзистор будет терять меньше энергии.

Рис. 19. Ток, протекающий через базу, I _Б(мин) .

На рис. 19 показан базовый ток, равный 4,98 мА. В идеале это должно быть 5 мА.

Рис. 20. Ток, протекающий через коллектор, I _C(sat) .

На рис. 20 показан ток, измеренный мультиметром через коллектор. В идеале это должно быть 50 мА, но в действительности измерение показывает 50,2 мА.

Рис. 21. Падение напряжения между R1 и R5.

На рис. 21 показано падение напряжения на последовательных резисторах светодиодов R1–R5, которое составляет 9,9 В.

Рисунок 22. Падение напряжения между LED1 и LED5.

Я упоминал ранее, что типичное прямое напряжение желтого светодиода составляет 2 В, а на рисунке 22 мультиметр показывает 1,9 В.Падение напряжения на светодиодах 81В, что близко к 2В. Падение напряжения на R _B, 4,07 В, показано на рис. 23.

Рисунок 23. Падение напряжения на R _B.

Теперь, чтобы проверить, действительно ли биполярный транзистор работает в области насыщения, на рис. 24 я удалил резистор 390 Ом со стороны базовой клеммы, чтобы еще больше увеличить I _B. Как видите, ток, измеренный мультиметром на рисунке 24, составляет 9,10 мА. Это почти вдвое превышает минимальный базовый ток, необходимый для работы транзистора в области насыщения.

Рисунок 24. I _B увеличен, чтобы проверить, действительно ли BJT работает в области насыщения.

А вот на рисунке 25 на дисплее мультиметра видно, что ток коллектора практически не изменился. При токе базы 4,98 мА ток коллектора составляет 50,2 мА, как показано на рисунках 19 и 20. На рисунке 25 измеренный ток составляет 50,3 мА, хотя ток базы увеличился до 9,10 мА.

Рисунок 25. I _C(sat) не увеличивается, хотя I _B увеличивается.

Это показывает, что BJT действительно работает в области насыщения, потому что даже если я _B увеличено, значение I _C(sat) больше не увеличивалось.

Резюме

Итак, мы закончили урок! Мы обсудили, как работает переключатель, и сравнили BJT с тумблером SPST. Мы узнали, почему нам нужно использовать BJT для переключения, и обсудили операцию переключения BJT. Мы провели расчеты, чтобы получить максимально эффективное переключение. Я надеюсь, что приложение помогло вам лучше понять, как работает BJT в реальной жизни, поэтому надеюсь, что теперь вы можете использовать BJT для простых коммутационных приложений. Кроме того, при выборе BJT для использования в ваших проектах всегда проверяйте технические характеристики BJT на предмет максимальных оценок. Убедитесь, что вы не превышаете максимальные рейтинги, чтобы не повредить BJT и другие части вашего проекта. Я надеюсь, что вы нашли это руководство интересным или полезным. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте их в комментариях ниже. Также, пожалуйста, подпишитесь на канал CircuitBread Youtube. До встречи в нашем следующем уроке!

Автор:

JB Magoncia

JB — инженер-электронщик, который интересуется звуком, встроенными системами и проектированием печатных плат. Он является одним из инженеров CircuitBread. JB также является музыкантом, который в основном играет на фортепиано/клавишных, но также может играть на басу, гитаре и барабанах. В настоящее время он живет в Кагаян-де-Оро, Филиппины.

Часто задаваемые вопросы по EE

Получите новейшие инструменты и учебные пособия, только что из тостера.

4.2: Транзистор с биполярным переходом (BJT) в качестве переключателя

Последнее обновление
Сохранить как PDF

Идентификатор страницы: 750

Тони Р. Купхальдт
Schweitzer Engineering Laboratories через All About Circuits

Поскольку ток коллектора транзистора пропорционально ограничен током его базы, его можно использовать в качестве своего рода переключателя, управляемого током. Относительно небольшой поток электронов, проходящий через базу транзистора, может контролировать гораздо больший поток электронов через коллектор.

Использование биполярного транзистора в качестве выключателя: пример

Предположим, у нас есть лампа, которую мы хотим включать и выключать с помощью выключателя. Такая схема была бы предельно простой, как на рисунке ниже (а).

Для иллюстрации давайте вставим транзистор вместо переключателя, чтобы показать, как он может управлять потоком электронов через лампу. Помните, что управляемый ток через транзистор должен проходить между коллектором и эмиттером.

Поскольку мы хотим контролировать ток через лампу, мы должны расположить коллектор и эмиттер нашего транзистора там, где были два контакта переключателя. Мы также должны убедиться, что ток лампы будет двигаться против направление символа стрелки эмиттера, чтобы убедиться, что смещение перехода транзистора будет правильным, как показано на рисунке ниже (b).

(a) механический переключатель, (b) транзисторный переключатель NPN, (c) транзисторный переключатель PNP.

Для этой работы можно было бы также выбрать PNP-транзистор. Его применение показано на рисунке выше (с).

Выбор между NPN и PNP действительно произвольный. Все, что имеет значение, это то, что правильные направления тока поддерживаются ради правильного смещения перехода (поток электронов движется против стрелка символа транзистора).

Возвращаясь к транзистору NPN в нашей примерной схеме, мы столкнулись с необходимостью добавить что-то еще, чтобы получить базовый ток. Без соединения с базовым проводом транзистора ток базы будет равен нулю, и транзистор не сможет включиться, в результате чего лампа всегда будет выключена. Помните, что для транзистора NPN ток базы должен состоять из электронов, протекающих от эмиттера к базе (против символа стрелки эмиттера, точно так же, как ток лампы).

Пожалуй, проще всего было бы подключить переключатель между проводами базы и коллектора транзистора, как показано на рисунке ниже (а).

Транзистор: (а) отсечка, лампа выключена; (b) насыщенный, лампа горит.

Отсечка по сравнению с насыщенными транзисторами

Если переключатель разомкнут, как показано на рисунке выше (а), базовый провод транзистора останется «плавающим» (ни к чему не подключен) и через него не будет протекать ток. В этом состоянии транзистор находится в состоянии 9.0299 отсечка .

Если переключатель замкнут, как на рисунке выше (b), электроны смогут течь от эмиттера к базе транзистора, через переключатель, вверх к левой стороне лампы, обратно к плюсу стороне батареи. Этот базовый ток обеспечивает гораздо больший поток электронов от эмиттера к коллектору, таким образом зажигая лампу. В этом состоянии максимального тока цепи транзистор считается насыщенным .

Конечно, использование транзистора в этом качестве для управления лампой может показаться бессмысленным. В конце концов, мы все еще используем переключатель в цепи, не так ли? Если мы все еще используем переключатель для управления лампой, пусть и косвенно, то какой смысл иметь транзистор для управления током? Почему бы просто не вернуться к нашей исходной схеме и не использовать переключатель напрямую для управления током лампы?

Зачем использовать транзистор для управления током?

Здесь можно сделать два замечания. Во-первых, это тот факт, что при таком использовании контакты переключателя должны выдерживать только тот небольшой базовый ток, который необходим для включения транзистора; сам транзистор обрабатывает большую часть тока лампы. Это может быть важным преимуществом, если переключатель имеет низкий номинальный ток: небольшой переключатель может использоваться для управления относительно сильноточной нагрузкой.

Что еще более важно, поведение транзистора по управлению током позволяет нам использовать что-то совершенно другое для включения или выключения лампы. Рассмотрим рисунок ниже, где пара солнечных элементов обеспечивает 1 В, чтобы преодолеть 0,7 В _BE транзистора, чтобы вызвать протекание тока базы, который, в свою очередь, управляет лампой.

Солнечная батарея служит датчиком освещенности.

Или мы могли бы использовать термопару (многие из которых соединены последовательно), чтобы обеспечить необходимый базовый ток для включения транзистора, как показано на рисунке ниже.

Одна термопара обеспечивает менее 40 мВ. Многие из последовательно включенных транзисторов V _BE могут создавать напряжение, превышающее 0,7 В, чтобы вызвать протекание тока базы и, как следствие, тока коллектора лампы.

Даже микрофон (см. рисунок ниже) с достаточным выходным напряжением и током (от усилителя) может включить транзистор, при условии, что его выход выпрямлен из переменного тока в постоянный, так что PN-переход эмиттер-база внутри транзистора всегда быть ориентированным вперед:

Усиленный микрофонный сигнал выпрямляется до постоянного тока для смещения базы транзистора, обеспечивая больший ток коллектора.

Суть должна быть совершенно очевидной: Любой достаточный источник постоянного тока может использоваться для включения транзистора, и этот источник тока должен быть лишь частью тока, необходимого для питания лампы.

Здесь мы видим транзистор, работающий не только как переключатель, но и как настоящий усилитель : использование относительно маломощного сигнала для управления относительно большим количеством энергии. Обратите внимание, что фактическая мощность для освещения лампы поступает от батареи справа от схемы. Дело не в том, что слабый ток сигнала от солнечной батареи, термопары или микрофона волшебным образом преобразуется в большее количество энергии. Скорее, эти небольшие источники питания просто контролируют мощность батареи, чтобы зажечь лампу.

Биполярный транзистор в качестве переключателя ОБЗОР:

Транзисторы могут использоваться в качестве переключающих элементов для управления подачей постоянного тока на нагрузку. Коммутируемый (управляемый) ток проходит между эмиттером и коллектором; управляющий ток проходит между эмиттером и базой.
Когда через транзистор проходит нулевой ток, говорят, что он находится в состоянии отсечки (полностью непроводящий).
Когда через транзистор проходит максимальный ток, говорят, что он находится в состоянии насыщенность (полностью проводящая).

Эта страница под названием 4.