Den första bipolära övergångstransistorn uppfanns 1947 vid Bell-laboratorier. "Två polariteter" förkortas som bipolär, därav namnet bipolär korsningstransistor. BJT är en treterminalenhet med Collector (C), Base (B) och Emitter (E). För att identifiera terminalerna på en transistor krävs stiftdiagrammet för en viss BJT-del, den kommer att finnas tillgänglig i databladet. Det finns två typer av BJT - NPN- och PNP-transistorer. I denna handledning kommer vi att prata om NPN-transistorerna. Låt oss överväga de två exemplen på NPN-transistorer - BC547A och PN2222A, som visas i bilderna ovan.
Baserat på tillverkningsprocessen kommer stiftkonfigurationen att ändras och detaljerna kommer att finnas tillgängliga i motsvarande datablad. Eftersom transistorns effektklassificering ökar måste kylflänsen fästas på transistorkroppen. En opartisk transistor eller en transistor utan potential applicerad vid terminalerna liknar två dioder anslutna back-to-back som visas i figuren nedan.
Dioden Dl har en omvänd ledande egenskap baserad på den framåtriktade ledningen av dioden D2. När en ström strömmar genom dioden D2, känner dioden Dl strömmen och en proportionell ström kommer att tillåtas att strömma i motsatt riktning från kollektorterminal till emitterterminal förutsatt att en högre potential appliceras på kollektorterminalen. Den proportionella konstanten är förstärkningen (β).
Arbeta med NPN-transistorer:
Som diskuterats ovan är transistorn en strömstyrd anordning som har två utarmningsskikt med specifik barriärpotential som krävs för att diffundera utarmningsskiktet. Barriärpotentialen för en kiseltransistor är 0,7V vid 25 ° C och 0,3V vid 25 ° C för en germaniumtransistor. För det mesta är den vanliga typen av transistor som används av kisel eftersom kisel är det vanligaste elementet på jorden efter syre.
Intern drift:
Den konstruktion av npn-transistor är att kollektor- och emitterområdena är dopade med n-typ material och basområdet är dopat med litet skikt av p-typ material. Emitterregionen är starkt dopad jämfört med samlarregionen. Dessa tre regioner bildar två korsningar. De är kollektor-baskorsning (CB) och bas-emitterkorsning.
När en potentiell VBE appliceras över Base-Emitter-korsningen som ökar från 0V, börjar elektronerna och hålen ackumuleras vid utarmningsområdet. När potentialen ökar över 0,7 V uppnås barriärspänningen och diffusionen inträffar. Därför flödar elektronerna mot den positiva terminalen och basströmmen (IB) är motsatt elektronflödet. Dessutom börjar strömmen från kollektor till emitter att strömma, förutsatt att spänningen VCE appliceras vid kollektorterminalen. Transistorn kan fungera som en omkopplare och en förstärkare.
Driftsregion kontra driftsätt:
1. Aktiv region, IC = β × IB - Förstärkare
2. Mättnadsregion, IC = Mättnadsström - Strömbrytare (helt PÅ)
3. Avskärningsområde, IC = 0 - Omkopplare (helt AV)
Transistor som omkopplare:
För att förklara med en PSPICE-modell har BC547A valts. Det första viktiga att tänka på är att använda ett strömbegränsande motstånd vid basen. Högre basströmmar kommer att skada en BJT. Från databladet är den maximala kollektorströmmen 100mA och motsvarande förstärkning (hFE eller β) ges.
Steg för att välja komponenter, 1. Hitta kollektorströmmen med strömmen som förbrukas av din last. I det här fallet blir det 60 mA (reläspole eller parallella lysdioder) och motstånd = 200 ohm.
2. För att driva transistorn till mättnadstillstånd måste tillräcklig basström matas så att transistorn är helt PÅ. Beräkning av basströmmen och motsvarande motstånd som ska användas.
För fullständig mättnad är basströmmen ungefär 0,6 mA (inte för hög eller för låg). Nedan följer således kretsen med 0V till bas under vilken omkopplaren är AV-tillstånd.
a) PSPICE-simulering av BJT som omkopplare, och b) motsvarande omkopplarvillkor
Teoretiskt är omkopplaren helt öppen men praktiskt taget kan läckströmflöden observeras. Denna ström är försumbar eftersom de är i pA eller nA. För bättre förståelse för strömstyrning kan en transistor betraktas som ett variabelt motstånd över kollektor (C) och emitter (E) vars motstånd varierar baserat på strömmen genom basen (B).
Inledningsvis när ingen ström flyter genom basen är motståndet över CE mycket högt att ingen ström strömmar genom den. När en potential på 0,7 V och högre appliceras vid basterminalen diffunderar BE-korsningen och får CB-korsningen att diffundera. Nu strömmar ström från kollektor till emitter baserat på förstärkningen.
a) PSPICE-simulering av BJT som omkopplare, och b) motsvarande omkopplarvillkor
Låt oss nu se hur man styr utströmmen genom att styra basströmmen. Med tanke på IC = 42mA och enligt samma formel ovan får vi IB = 0,35mA; RB = 14,28kOhms ≈ 15kOhms.
a) PSPICE-simulering av BJT som omkopplare, och b) motsvarande omkopplarvillkor
Variationen av praktiskt värde från beräknat värde beror på spänningsfallet över transistorn och den resistiva belastningen som används.
Transistor som förstärkare:
Förstärkning är att konvertera en svag signal till användbar form. Processen med förstärkning har varit ett viktigt steg i många applikationer som trådlösa sända signaler, trådlösa mottagna signaler, Mp3-spelare, mobiltelefoner, etc. Transistorn kan förstärka effekt, spänning och ström vid olika konfigurationer.
Några av de konfigurationer som används i förstärkarkretsar är
- Gemensam sändarförstärkare
- Gemensam samlarförstärkare
- Gemensam basförstärkare
Av ovanstående typer är vanlig emittertyp den populära och mest använda konfigurationen. Operationen sker i aktivt område, enstegs gemensamma emitterförstärkarkrets är ett exempel för det. En stabil DC-biaspunkt och en stabil AC-förstärkning är viktiga för att utforma en förstärkare. Namnet enstegsförstärkare när endast en transistor används.
Ovan finns enstegsförstärkarkrets där en svag signal som appliceras vid basterminalen omvandlas till β gånger den faktiska signalen vid kollektorterminalen.
Deländamål:
CIN är kopplingskondensatorn som kopplar insignalen till basen på transistorn. Således isolerar denna kondensator källan från transistorn och tillåter endast växelströmssignal att passera. CE är förbikopplingskondensatorn som fungerar som den låga motståndsbanan för förstärkt signal. COUT är kopplingskondensatorn som kopplar ut utsignalen från transistorns kollektor. Således isolerar denna kondensator utsignalen från transistorn och tillåter endast växelsignal att passera igenom. R2 och RE ger förstärkaren stabilitet medan R1 och R2 tillsammans säkerställer stabiliteten i DC-biaspunkt genom att fungera som en potentiell delare.
Drift:
Kretsen fungerar omedelbart för varje tidsintervall. Enkelt att förstå, när växelspänningen vid basterminalen ökar motsvarande ökning av strömmen genom emittermotståndet. Således ökar denna ökning av emitterström den högre kollektorströmmen som strömmar genom transistorn, vilket minskar VCE-kollektorns emitterfall. När ingångs växelspänningen minskar exponentiellt börjar VCE-spänningen öka på grund av minskningen av emitterströmmen. Alla dessa förändringar i spänningar reflekterar omedelbart vid utgången som kommer att vara inverterad vågform för ingången, men förstärkt en.
|
Egenskaper |
Gemensam bas |
Gemensam sändare |
Gemensam samlare |
|
Spänningsförstärkning |
Hög |
Medium |
Låg |
|
Nuvarande vinst |
Låg |
Medium |
Hög |
|
Effektförstärkning |
Låg |
Väldigt högt |
Medium |
Tabell: Jämförelsetabell
Baserat på ovanstående tabell kan motsvarande konfiguration användas.