На каком-то этапе привычные нам электронные лампы были заменены транзисторами. Это неудивительно, поскольку они меньше, надежнее и потребляют меньше энергии. Множество положительных аспектов сделали биполярный транзистор сегодня основным компонентом почти всех схем усилителей.
ВКонтакте Facebook Twitter Google+ Контент Minecraft:Составные части устройства
Биполярные транзисторы делятся на три основные части:
- Эмиттер – это слой полупроводника, его задача – инжектировать носители заряда в базу (ее слой).
- База — это один из полупроводниковых слоев, который считается основным слоем транзистора.
- Коллектор представляет собой слой полупроводника, задача которого собрать все заряды, проходящие через базу.
Обычно площадь эмиттера немного уже площади коллектора. Поскольку подложка изготовлена из слаболегированных полупроводников, она очень тонкая. Поскольку площадь контакта между эмиттером и базой значительно уже, чем между базой и коллектором, замена коллектора и эмиттера невозможна, даже если есть большое желание это сделать. Эта ситуация заставляет биполярные транзисторы считаться асимметричными устройствами.
Редакция сайта рекомендует вам прочитать простое текстовое описание того, как работают полевые транзисторы.
Биполярный транзистор — принцип работы
Принцип работы биполярного транзистора показан ниже.
Когда транзистор работает в режиме усиления, эмиттерный переход открыт, а коллекторный переход закрыт. Это происходит из-за подключения блока питания.
Поскольку эмиттерный переход находится в открытом положении, эмиттерный ток формируется за счет перехода дырок из базового слоя транзистора в эмиттер и аналогичного перехода электронов из транзистора эмиттер к базовому слою.
Следовательно, ток эмиттера состоит из двух основных составляющих – дырок и электронов.
Для определения коэффициента впрыска необходимо знать уровень КПД эмиттера.
Инжекция заряда — это перемещение элемента, содержащего заряд, из области, играющей главную роль, в область, играющую второстепенную роль.
В базовом слое транзистора электроны рекомбинируют и их концентрация восполняется за счет включения источника ЭГ. В результате в цепи базового слоя биполярного транзистора протекает довольно слабый ток.
А те электроны, которые не успевают поддаться процессу рекомбинации базового слоя, перемещаются в него с помощью ускоряющего эффекта закрытого коллекторного перехода, и формируют коллекторный ток. В результате наблюдается экстракция электрических зарядов (преобразование элементов, содержащих электрические заряды, из области, где они играют второстепенную роль, в область, где они играют главную роль).
В этом весь принцип работы биполярных транзисторов.
Режимы функционирования устройства
На этом этапе режимы работы биполярных транзисторов следующие:
Читайте также статью: Как перезагрузить компьютер через клавиатуру
- Активный инверсный режим. При этом переход между слоями базы и коллектора открыт, а переход между базой и эмиттером закрыт. Усиливающие характеристики в этом режиме очень плохие, поэтому транзисторы в таком состоянии используются редко.
- насыщенность. Оба вышеперечисленных перехода включены. В результате содержащие заряд коллекторный и эмиттерный элементы перемещаются в базовый слой, где активно рекомбинируют с основными элементами базы. Из-за избыточного заряда сопротивление базы уменьшается и pn переход уменьшается. В режиме насыщения транзисторная цепь ведет себя как короткозамкнутая, а элемент представляет собой эквипотенциальную точку.
- режим отсечки. Оба перехода в биполярном транзисторе соответственно закрываются, ток основных носителей заряда между слоями коллектора и эмиттера прекращается; Поток вторичных зарядов может производить лишь небольшой неконтролируемый ток. Из-за нехватки основного слоя и движения носителей сопротивление вышеуказанному току значительно возрастает. Из-за такого типа работы часто полагают, что устройство, работающее в этом режиме, представляет собой разомкнутую цепь.
- Барьерный режим. В этом режиме базовый слой соединяется с коллекторным слоем напрямую или с помощью низкого сопротивления. В этом случае нужно включить в цепь коллектора или эмиттера резистор, который начинает задавать ток через транзистор. Результатом этой работы является эквивалентная диодная схема, имеющая последовательное сопротивление. В таком состоянии устройства схема способна работать при разных температурных режимах и различных параметрах транзистора.
Схемы включения транзисторов биполярного типа
Поскольку транзистор имеет три контакта, его необходимо запитать от двух источников, сумма которых образует четыре вывода. Такое поведение приводит к тому, что на один контакт устройства подаются напряжения одного знака от разных источников.
Видео: #6 Как работает транзистор, самое понятное объяснение. Принцип работы биполярного и выращивание.
Учитывая контакты, подающие напряжение, схемы подключения биполярных транзисторов можно разделить на три типа:
- Имеет эмиттерный слой;
- Имеет коллекторный слой;
- Имеет базовый слой.
Каждый из вышеперечисленных вариантов имеет свои преимущества и недостатки.
Схема включения с общим эммитерным слоем
Эта схема обеспечивает максимальный коэффициент усиления по току и напряжению. Благодаря этим свойствам он является наиболее распространенным. При этом имеет место прямой переход между слоями эмиттера и базы и обратный переход между слоями базы и коллектора. Тот факт, что они обеспечивают напряжения одного знака, означает, что цепь может питаться от одного источника.
Среди недостатков данной схемы можно выделить то, что увеличение частоты и температурного режима приводит к значительному снижению эффективности усиления устройства. Поэтому следует отметить, что если транзистору необходимо работать на высоких частотах, то от использования данной схемы рекомендуется отказаться.
Схема включения с общим базовым слоем
Эта схема обеспечивает средний коэффициент усиления сигнала, но хорошо подходит для работы на высоких частотах. Если одно и то же устройство работать сначала по первой схеме, а затем по этой, то можно наблюдать значительное увеличение частоты среза усиления. Поскольку эта схема имеет низкое входное сопротивление и среднее выходное сопротивление, ее лучше всего использовать в антенных усилителях с кабелями, волновое сопротивление которых не превышает ста Ом.
Из недостатков можно выделить то, что для питания устройства необходимо использовать 2 блока питания.
Схема включения с общим коллекторным слоем
Среди других схем она выделяется тем, что напряжение полностью передается обратно на вход — это свидетельствует о сильной отрицательной обратной связи.
Текущий уровень усиления практически равен значению, присутствующему в первой схеме. Но уровень усиления по напряжению очень низкий, что является одним из основных недостатков данной схемы.
Разобраться в рабочих характеристиках биполярных транзисторов и их схем очень просто, главное постараться в этом разобраться.
Видео: КАК РАБОТАЕТ ТРАНЗИСТОР | ОБЪЯСНЯЮ НА ПАЛЬЦАХ
Видео: Биполярный транзистор. Основные параметры, схемы включения и мн.др.
Читайте также статью: Основные достоинства и разновидности жидкой кровли
Комментарии
Отправить комментарий