Transistor bipolar: circuitos conmutados. La conmutación de circuitos del transistor bipolar con un emisor común

Una de las del tipo de tres electrodos dispositivos semiconductores son transistores bipolares. del circuito depende de si tienen conductividad (agujero o de electrones) y funciones.

clasificación

Los transistores se dividen en grupos:

1. Según los materiales: el arseniuro de galio más utilizada y silicio.
2. A medida que la frecuencia de la señal: baja (hasta 3 MHz), medio (hasta 30 MHz), alta (hasta 300 MHz), ultra-alta (por encima de 300 MHz).
3. Para la disipación de potencia máxima: hasta 0,3 W, hasta 3 vatios, más de 3W.
4. De acuerdo con el tipo de dispositivo: tres conectada con la capa semiconductora cambiando alternativamente la conducción impureza métodos directos e inversos.

¿De qué manera los transistores?

Las capas exterior e interior del transistor están conectados a los electrodos de plomo, respectivamente llamado el emisor, colector y base.

El emisor y el colector no son diferentes unos de otros tipos de conductividad, pero el grado de dopaje impurezas de este último es mucho más bajo. Esto asegura un aumento en la tensión de salida permitida.

La base, que es una capa intermedia tiene una alta resistencia, como hecho de un semiconductor con un dopaje débil. Tiene una gran área de contacto con el colector, lo que mejora la eliminación de calor generado debido a revertir el sesgo de la transición, y facilita el paso de los portadores minoritarios – electrones. A pesar de que las capas de transición se basan en el mismo principio, el transistor es un dispositivo asimétrico. Al cambiar lugares capas extremas de la misma conductividad no puede recibir los parámetros correspondientes del dispositivo semiconductor.

Esquemas de transistores bipolares son capaces de mantenerlo en dos estados: puede ser abierto o cerrado. En el modo activo, cuando el abierto transición compensar emisor transistor se hace en la dirección de avance. Para ilustrar esto en cuenta, por ejemplo, un transistor de tipo NPN, debe ser energizado desde la fuente, como se muestra en la figura siguiente.

El límite de la segunda unión de colector cuando este se cierra y una corriente fluya a través no debería. Pero en la práctica, lo contrario ocurre debido a la cercanía de las transiciones de uno por el otro y su influencia mutua. Dado que el emisor está conectado a la "menos" transición abierta de la batería permite a los electrones fluyen hacia la zona de base, donde están recombinación parcial con agujeros – portadores principales. base formada corriente I _b. Cuanto más fuerte es la corriente de salida proporcionalmente más. Sobre este principio amplificadores de trabajo utilizando transistores bipolares.

Después de que la base es el único transporte difusivo de electrones, porque no hay acción del campo eléctrico. Debido a leve espesor de la capa (micras) y una gran magnitud del gradiente de concentración de las partículas cargadas negativamente, casi todos ellos caen en la región de colector, aunque la resistencia de base es suficientemente grande. No se mueven empates campo eléctrico, promoviendo su transporte activo. Las corrientes de colector y emisor son sustancialmente iguales, si la pérdida no despreciable de carga causada por la recombinación en la base: I _E = I _b + I _k.

Los parámetros de los transistores

1. Los factores de ganancia para la tensión U _eq / U _BE y actual: β = I _a / I _b (valor real). Típicamente, el coeficiente β no exceda de 300, pero pueden alcanzar valores de 800 y por encima.
2. impedancia de entrada.
3. La respuesta de frecuencia – del rendimiento del transistor hasta una frecuencia predeterminada por encima del cual los transitorios que no tiene tiempo para los cambios de la señal aplicada.

Transistor bipolar: conmutación de circuitos, modos de operación

Modos de funcionamiento varían dependiendo de cómo está montado el circuito. La señal debe ser aplicado y retirado en dos puntos para cada caso, pero sólo hay tres pasadores. De ello se desprende que un electrodo debe ambos pertenecen a la entrada y la salida. Así incluir cualquier transistores bipolares. del circuito: ON, la OE y OK.

1. Conducir con OK

La conmutación de circuitos del transistor bipolar con un colector común: la señal se alimenta a la resistencia R _L, que también se incluye en el circuito de colector. Tal conexión se refiere como un colector común.

Esta opción sólo crea una ganancia de corriente. La ventaja del seguidor de emisor es proporcionar una impedancia de entrada grande (10-500 ohmios), lo que permite conveniente de coordenadas cascadas.

2. Conducir con ON

La conmutación de circuitos del transistor bipolar en una base común: señal entrante a través de la C ₁ y después de la amplificación se retira en la salida del circuito de colector, en el que el electrodo de base es compartida. En este caso, una ganancia de voltaje es similar a trabajar con el MA.

La desventaja es una pequeña impedancia de entrada (30-100 ohmios), y el circuito con ON se utiliza como un oscilador.

3. Diagrama con MA

En muchas realizaciones, cuando se utilizan transistores bipolares, los circuitos de conmutación en su mayoría hechos con un emisor común. La tensión de alimentación se alimenta a través de una resistencia de carga R _L, y un emisor conectado al polo negativo de una fuente de alimentación externa.

señal de CA de la terminal de entrada entra en los electrodos emisores y de base (V _in), y se hace más grande en magnitud (V _CE) en el circuito colector. Los elementos de circuito básicos: un transistor, una resistencia R _L y la salida del circuito amplificador con una fuente de alimentación externa. Auxiliar: condensador C ₁ que impide el paso de corriente continua en el circuito de alimentación de la señal de entrada, y una resistencia _R1, a través del cual se abre transistor.

La tensión de colector del circuito de transistor y la salida de la resistencia R _L juntos igual _{EMF magnitud: V CC = I C L R} + V CE.

Por lo tanto, V _en la pequeña señal en la entrada está dada por la variación de la potencia de CC a CA transistor inversor de salida administrado. El régimen prevé un aumento de la corriente de entrada 20-100 veces, y la tensión – en 10-200 veces. En consecuencia, el poder también se incrementa.

La falta esquema: una pequeña resistencia de entrada (500-1000 ohmios). Por esta razón, hay problemas en la formación de las etapas de amplificación. La resistencia de salida es 2-20 ohmios.

Estos diagramas muestran cómo el transistor bipolar. Si no se toman medidas adicionales en su rendimiento se verá muy afectada por influencias externas, tales como el sobrecalentamiento y la señal de frecuencia. Además, la conexión a tierra emisor crea distorsión armónica en la salida. Para mejorar la fiabilidad, el circuito está evaluaciones conectados, filtros, y así sucesivamente. N. En este caso se reduce la ganancia, pero el dispositivo se vuelve más eficiente.

modos de operación

La función de transistor afecta al valor de la tensión conectada. Todos los modos se pueden mostrar si el circuito del transistor bipolar proporcionado previamente con un emisor común aplicado.

1. El modo de corte

Este modo se crea cuando el V _BE voltaje disminuye a 0,7 V. En este caso, la unión emisor es cerrado y el colector de corriente está ausente, ya que no hay electrones libres en la base. Por lo tanto, los bloques de transistores.

2. Modo Activo

Si se aplica un voltaje a la base que es suficiente para abrir el transistor, hay una corriente de entrada pequeño y un aumento de la producción, dependiendo de la magnitud de la ganancia. A continuación, el transistor funciona como un amplificador.

3. Modo de saturación

Se diferencia del modo activo de modo que el transistor está totalmente abierta, y la corriente del colector alcanza el valor máximo posible. Su aumento sólo se puede lograr cambiando la fuerza electromotriz aplicada o de la carga en el circuito de salida. Al cambiar colector de corriente de base no se cambia. régimen de saturación caracteriza por el hecho de que el transistor está muy abierto, y aquí sirve como un interruptor está encendido. Esquemas de transistores bipolares mediante la combinación de los modos de corte y saturación le permiten crear con sus llaves electrónicas.

Todos los modos de funcionamiento dependen de la naturaleza de las características de salida que se muestran en el gráfico.

Ellos pueden demostrar, si se monta el diagrama de cableado del transistor bipolar con OE.

Si se pone en el eje vertical y los segmentos horizontales representan la máxima corriente de colector y la cantidad de tensión de alimentación V _CC, y luego conectar los extremos el uno al otro, obtener una línea de carga (rojo). Se describe por la _{expresión: I C = (V CC –} V CE) / R C. De la figura se deduce que el punto de funcionamiento que determina la corriente de colector I _C y el voltaje V _CE, será desplazado a lo largo de la línea de carga de abajo hacia arriba con el aumento de corriente de base I _B.

Zona V _CE entre el eje y la primera característica de salida (sombreada) en la que _B = 0 caracteriza el modo de corte. En esta corriente inversa I _C es insignificante y el transistor está cerrada.

La característica más superior en el punto A se cruza con la línea de carga, después de lo cual, con un aumento adicional _{en la} corriente de colector I no ha cambiado. zona de saturación en el gráfico es el área sombreada entre el eje I _C y la característica más empinada.

¿Cómo funciona el transistor en diferentes modos?

El transistor funciona con señales variables o constantes suministradas al circuito de entrada.

Bipolar Transistor: circuitos de conmutación, el poder

Parcialmente transistor funciona como un amplificador. La señal de entrada alterna provoca un cambio en la corriente de salida. Se puede aplicar el régimen con OK o con la EM. En el circuito de salida para la señal requerida de carga. utilizar Normalmente, un resistor montado en el circuito de salida de colector. Si se selecciona adecuadamente, el valor de la tensión de salida es significativamente más alta que la de entrada.

trabajo amplificador bien ilustrado en los diagramas de tiempo.

Cuando las señales de impulso convertidas, un modo es la misma que para la sinusoidal. Calidad convirtiéndolos componentes armónicas determinadas por las características de frecuencia de transistores.

El trabajo en modo de conmutación

conmutadores de transistor están diseñados para conexiones de conmutación sin contacto de circuitos eléctricos. El principio es el cambio gradual en la resistencia del transistor. Tipo Bipolar se adapta bien a los requisitos de la clave de dispositivo.

conclusión

elementos semiconductores utilizados en los circuitos para la conversión de señales eléctricas. clasificación Versátil y grande permite un amplio uso de transistores bipolares. circuitos de conmutación determinan sus funciones y modos de operación. Mucho depende de las características.

El circuito principal de conmutación de los transistores bipolares amplifican, convertir y generar señales de entrada y el interruptor de circuitos.