Как работает транзистор в схеме простым языком: Транзистор устройство и применение простым языком. Простым языком как работает транзистор

Содержание

Как работает PNP-транзистор на примере: поясняю простым языком | ASUTPP

Транзистор PNP для многих загадка. Но так не должно быть. Если вы хотите проектировать схемы с транзисторами, то безусловно нужно знать об этом типе транзисторов.

Как работает PNP-транзистор на примере: поясняю простым языком

Пример: Хотите автоматически включить свет, когда стемнеет транзистор PNP сделает это легко для вас.

Если вы понимаете работу NPN — транзистора, то это облегчит понимание PNP-транзистора. Они работают примерно так же, с одним существенным отличием: токи в транзисторе PNP протекают в противоположных направлениях, если сравнивать с протеканием токов в транзисторе NPN.

Как работают транзисторы PNP?

Транзистор PNP имеет те же выводы, что и NPN:

  • База
  • Эмиттер
  • Коллектор

Транзистор PNP «включится», когда у вас будет небольшой ток, протекающий от эмиттера к базе. Когда я говорю «включится», я имею в виду, что транзистор откроет канал между эмиттером и коллектором. И через этот канал сможет протекать уже гораздо больший ток.

Чтобы ток протекал от эмиттера к базе, вам нужно напряжение около 0,7 В. Поскольку ток идет от эмиттера к базе, база должна иметь напряжение на 0,7 В ниже, чем напряжение на эмиттере.

Установив напряжение на базе PNP-транзистора на 0,7 В ниже, чем на эмиттере, вы «включаете транзистор» и позволяете току течь от эмиттера к коллектору.

Я знаю, что это может звучать немного запутанно, поэтому читайте дальше, чтобы увидеть, как можно спроектировать схему с транзистором PNP.

Пример: транзисторная схема PNP

Давайте посмотрим, как создать простую схему с транзистором PNP. С помощью этой схемы вы можете «зажечь» светодиод, когда стемнеет.

Шаг 1: Эмиттер

Прежде всего, чтобы включить PNP-транзистор, нужно, чтобы напряжение на базе было ниже, чем на эмиттере. Для этого подключите эмиттер к плюсу вашего источника питания. Таким образом, вы знаете, какое у вас напряжение на эмиттере.

Как работает PNP-транзистор на примере: поясняю простым языком

Шаг 2: что вы хотите контролировать

Когда транзистор включается, ток течет от эмиттера к коллектору. Итак, давайте подключим то, что мы хотим контролировать: а именно светодиод.

Поскольку у светодиода всегда должен быть последовательно установлен резистор , давайте добавим и резистор.

Шаг 3: Транзисторный вход

Для включения светодиода необходимо включить транзистор, чтобы канал от эмиттера к коллектору открылся. Чтобы включить транзистор, необходимо, чтобы напряжение на базе было на 0,7 В ниже, чем на эмиттере, что составляет 9 В — 0,7 В = 8,3 В.

Например, теперь вы можете включить светодиод, когда стемнеет, используя фоторезистор и стандартный резистор, настроенный в качестве делителя напряжения.

Напряжение на базе не будет вести себя точно так, как говорит формула делителя напряжения. Это потому, что транзистор тоже влияет на напряжение.

Но в целом, когда значение сопротивления фоторезистора велико (нет света), напряжение будет близко к 8,3 В, и транзистор включен (что включает светодиод). Когда значение фоторезистора низкое (много света присутствует), напряжение будет близко к 9 В и отключит транзистор (который выключит светодиод).

Я использовал такие компоненты:

  • Транзистор PNP- BC557.
  • Фоторезистор — 10 кОм, когда светло, и 1 мОм, когда темно.
  • Резистор на базе транзистора — 100 кОм.
  • Резистор, который последовательно подключен светодиодом — 470 Ом.

Технологии полупроводников. Часть 1 — Ferra.ru

В результате для полупроводников возникает ситуация, когда электроны кремния, расположенного рядом с диоксидом кремния, имеют больше шансов быть делокализованным. Это проявляется в изгибе зон, который можно увидеть на картинке выше. Это приводит к повышению вероятности того, что электроны смогут преодолеть расстояние между зонами валентности и проводимости.

С ростом плотности электронов изгиб зон уменьшается. Эффект изгиба зон уменьшается до тех пор, пока не исчезает совсем. В точке, где эффект прекращает действовать, заканчивается и созданный канал. При этом из-за большого количества свободных электронов создается инверсионный слой. В случае с NMOS-транзистором в инверсионном слое подложка p-типа становится подложкой n-типа. Теперь, если к затвору приложить положительное напряжение, то он позволит пропустить ток от стока к истоку. PMOS-транзистор работает ровным счетом наоборот: если приложить к затвору отрицательное напряжение, то он начнет пропускать ток от истока к стоку.

CMOS логика

Разобравшись с принципом работы транзистора, переходим к следующему вопросу: как же имплементировать логические операции с помощью таких затворов? На самом деле, трудно представить связь между протеканием тока и теми инструкциями, которые можно увидеть в программном коде. Существует далеко не один метод для реализации логики, однако сегодня мы остановимся на самом распространенном из них — CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor), или КМОП (комплементарная структура металл-оксид-полупроводник).

Почему же CMOS стал столь популярным? Причина кроется в энергоэффективности метода. CMOS затрачивает значительное количество энергии только во время переключений, в то время как другие методы имплементации логики потребляют достаточно много энергии вне зависимости от состояния.

Однако прежде чем перейти к рассказу о CMOS, необходимо сказать несколько слов о булевой логике. Если не углубляться в подробности, то ее суть заключается в том, что любое выражение можно свести к последовательности простейших логических операций. Этими операциями являются «И» (конъюнкция), «ИЛИ» (дизъюнкция) и «НЕ» (отрицание). Именно они составляют основу всех функций, которые поддерживаются современными вычислительными устройствами.

Нужно отметить, что CMOS состоит исключительно из MOSFET-транзисторов p- и n-типа и не имеют в своей архитектуре резисторов. Поэтому существуют определенные требования, которые позволяют заимплементировать всевозможные логические вентили. Таких требований всего два:

  • Все PMOS-транзисторы должны иметь на входе источник напряжения или другой PMOS-транзистор.
  • Все NMOS-транзисторы должны иметь на входе землю или другой NMOS-транзистор

Рассмотрим эти требования на примере логического вентиля отрицания. Для его реализации требуется один NMOS- и один PMOS-транзистор. В такой конструкции PMOS-транзистор подсоединен к источнику напряжения, а NMOS — к земле. Схему вентиля отрицания можно увидеть ниже.

Биполярный транзистор как ключ (БТ, BJT)

Добавлено 1 сентября 2017 в 07:00

Сохранить или поделиться

Поскольку коллекторный ток транзистора пропорционально ограничен его током базы, то транзистор можно использовать как своего рода ключ с токовым управлением. Относительно небольшой поток электронов, передаваемых через базу транзистора, обладает способностью управлять намного большим потоком электронов через коллектор.

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

Для иллюстрации, давайте вставим вместо ключа транзистор, 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, то мы должны подключить коллектор и эмиттер нашего транзистора на место двух контактов ключа. Мы также должны убедиться, что поток электронов через лампу будет двигаться

против направления стрелки эмиттера на условном обозначении (направление электрического тока должно совпадать с направлением стрелки), чтобы убедиться, что смещение перехода транзистора будет правильным, как показано на рисунке ниже (b).

(a) механический ключ, (b) ключ на NPN транзисторе, (c) ключ на PNP транзисторе.

Для этой работы может использоваться и PNP транзистор. Схема с ним показана на рисунке выше (c).

Выбор между NPN и PNP может быть произвольным. Всё, что имеет значение, заключается в правильных направлениях токов для правильного смещения перехода (поток электронов двигается против стрелки на обозначении транзистора).

Возвращаясь к NPN транзистору на схеме нашего примера, мы сталкиваемся с необходимостью добавить что-то еще для появления тока базы. Без подключения к выводу базы транзистора ток базы будет равен нулю, и транзистор не сможет включиться, в результате чего лампа всегда будет выключена. Помните, что для NPN транзистора ток базы должен состоять из электронов, протекающих от эмиттера к базе (против обозначения стрелки эмиттера, точно так же, как и поток электронов через лампу). Возможно, проще всего было бы подключить коммутатор между выводом базы транзистора и аккумулятором, как показано на рисунке ниже (a).

Транзистор: (a) закрыт, лампа выключена; (b) открыт, лампа включена (стрелками показано направление движения потока электронов)

Если ключ разомкнут, как показано на рисунке выше (a), вывод базы транзистора остается «висеть в воздухе» (не подключенным к чему-либо), и ток через этот вывод протекать не будет. В этом состоянии говорят, что транзистор закрыт. Если ключ замкнут, как показано на рисунке выше (b), электроны смогут перемещаться от эмиттера, через базу транзистора, через ключ, назад к положительному выводу батареи. Этот ток базы позволит протекать намного большему потоку электронов от эмиттера через коллектор, что приведет к тому, что лампа загорится. В этом состоянии максимального тока говорят, что транзистор

открыт/насыщен.

Конечно, может показаться бессмысленным использование транзистора для этого способа управления лампой. В конце концов, мы всё еще используем в схеме ключ, не так ли? Если мы всё еще используем ключ для управления лампой – хотя и косвенно – тогда в чем смысл ставить транзистор для управления током? Почему бы просто не вернуться к нашей первоначальной схеме и использовать ключ напрямую для управления током лампы?

На самом деле здесь можно обратить внимание на два момента. Во-первых, тот факт, что при таком способе через контакты ключа должен проходить лишь небольшой ток базы, необходимый для открытия транзистора; транзистор сам обрабатывает большой ток лампы.

Это может быть важным преимуществом, если переключатель может пропускать небольшой ток: небольшой переключатель может использоваться для управления относительно мощной нагрузкой. Что еще более важно, управляемое током поведение транзистора позволяет нам использовать что-то совершенно другое для включения и выключения лампы. Рассмотрим рисунок ниже, где пара солнечных элементов обеспечивает 1В для преодоления 0,7В напряжения база-эмиттер, что позволит протекать току через базу, который, в свою очередь, управляет лампой.

Солнечный элемент служит в качестве датчика освещенности (стрелками показано направления движения потоков электронов, электрические токи направлены в противоположную сторону)

Или мы можем использовать термопару (несколько соединенных последовательно термопар), чтобы обеспечить протекание тока базы, необходимого для открывания транзистора, как показано на рисунке ниже.

Одна термопара обеспечивает напряжение менее 40 мВ. Несколько соединенных последовательно термопар могут обеспечить напряжение, превышающее 0,7 В напряжения VБЭ транзистора, что вызовет появление тока базы и, следовательно, тока коллектора через лампу (стрелками показано направления движения потоков электронов, электрические токи направлены в противоположную сторону)

Даже микрофон (рисунок ниже) с достаточным напряжением и током (от усилителя) может открыть транзистор, если сигнал на его выходе выпрямляется из переменного напряжения в постоянное так, чтобы на PN-переход эмиттер-база транзистора подавалось прямое смещение.

Усиленный сигнал микрофона выпрямляется в постоянное напряжение для смещения базы транзистора, обеспечивающего больший ток коллектора (стрелками показано направления движения потоков электронов, электрические токи направлены в противоположную сторону)

К настоящему времени должен быть очевиден следующий момент: любой достаточный источник постоянного тока может использоваться для открывания транзистора, и от этого источника требуется лишь малая часть тока, необходимого для включения лампы. Здесь мы видим, что транзистор работает не только как коммутатор, но и как настоящий усилитель: использует относительно слабый сигнал для

управления относительно большой величиной мощности. Обратите внимание, что фактическое питание для зажигания лампы исходит от батареи справа на схеме. Это не малый ток сигнала от солнечного элемента, термопары или микрофона магически трансформируется в большее количество энергии. Скорее эти маломощные источники просто
контролируют
мощность батареи для зажигания лампы.

Подведем итоги:

  • Транзисторы могут использоваться в качестве коммутирующих элементов для управления постоянным напряжением, поступающим на нагрузку. Переключаемый (управляемый) ток проходит между эмиттером и коллектором; управляющий ток проходит между эмиттером и базой.
  • Когда через транзистор не протекает ток, говорят, что транзистор находится в закрытом состоянии (полностью не проводит ток).
  • Когда через транзистор протекает максимальный ток, говорят, что транзистор находится в открытом состоянии, состоянии насыщения (полностью проводит ток).

Оригинал статьи:

Теги

Биполярный транзисторКоммутаторКоммутацияОбучениеТранзисторный ключЭлектроника

Сохранить или поделиться

Мощный мультивибратор схема. Мультивибратор: подробно простым языком

РАДИОсигнал:

МУЛЬТИВИБРАТОР-1
Просто теория или теория по-простому

«МУЛЬТИ» — много, «ВИБРАТО» — вибрация, колебание, следовательно, «МУЛЬТИВИБРАТОР» — это устройство, которое создает (генерирует) много-много колебаний.
Разберемся сначала в том, как он создает колебания, или как в нем возникают колебания, а уж потом выясним, почему их много.

2. КАК СОЗДАТЬ МУЛЬТИВИБРАТОР?
Шаг №1.

Возьмем простейший усилитель НЧ (см. мою статью «Транзистор», п.4 на странице «Радиокомпоненты»):

(Здесь я не описываю его принцип действия).
Шаг №2. Объединим два идентичных усилителя так, чтобы получился двухкаскадный УНЧ:


Шаг №3. Соединим выход этого усилителя с его входом:


Возникнет так называемая положительная обратная связь (ПОС). Вы наверняка слышали свист, который издавали звуковые колонки, если человек с микрофоном становился слишком близко к ним. То же самое происходит с музыкальным центром в режиме «караоке», если поднести микрофон к колонкам. В любом таком случае сигнал с выхода усилителя поступает на его же вход, усилитель входит в режим самовозбуждения и превращается в автогенератор, возникает звук. Иногда усилитель может самовозбуждаться даже на ультразвуковых частотах.

Короче – при изготовлении усилителей ПОС вредна и с ней всячески приходится бороться, но это уже несколько другая история.
Вернемся к нашему усилителю, охваченному ПОС, т.е. МУЛЬТИВИБРАТОРУ! Да, это уже он! Правда, изображать именно мультивибратор принято так, как на рис. справа. Кстати, в сети имеется достаточное количество «извращенцев», которые рисуют эту схему и перевернутой, и на боку лежащей. Зачем это? Наверное, как в анекдоте, «чтобы отличаться». Или вы делиться, или (есть такое русское слово!) вы пендриться.

Мультивибратор можно собрать на транзисторах n-p-n или p-n-p:

Оценить работу мультивибратора можно на слух или зрительно. В первом случае нагрузкой должен быть звуковой излучатель, во втором – лампочка или светодиод:


В случае применения низкоомных динамиков, потребуется выходной трансформатор или дополнительный усилительный каскад:


Нагрузка может быть включена в оба плеча мультивибратора:


В случае применения светодиодов желательно включить дополнительные резисторы, роль которых и выполняют, в данном случае, R1 и R4.

3. КАК РАБОТАЕТ МУЛЬТИВИБРАТОР?


В момент включения питания транзисторы обоих плеч мультивибратора открываются, так как на их базы через соответствующие им резисторы R2 и R3 подаются положительные (отрицательные – здесь и далее в скобках для p-n-p транзисторов) напряжения смещения. Одновременно начинают заряжаться конденсаторы связи: С1 — через эмиттерный переход транзистора VТ2 и резистор R1; С2 — через эмиттерный переход транзистора V1 и резистор R4. Эти цепи зарядки конденсаторов, являясь делителями напряжения источника питания, создают на базах транзисторов (относительно эмиттеров) все возрастающие по значению положительные (отрицательные) напряжения, стремящиеся все больше открыть транзисторы. Открывание транзистора вызывает снижение положительного (отрицательного) напряжения на его коллекторе, что вызывает снижение положительного (отрицательного) напряжения на базе другого транзистора, закрывая его. Такой процесс протекает сразу в обоих транзисторах, однако закрывается только один из них, на базе которого более высокое отрицательное (положительное) напряжение, например, из-за разницы коэффициентов передачи токов h31э (см.

мою статью «Транзистор», п.4 на странице «Радиокомпоненты»), номиналов резисторов и конденсаторов, поскольку, даже при подборе идентичных пар, параметры элементов все равно будут несколько отличаться. Второй транзистор остается открытым. Но эти состояния транзисторов неустойчивы, ибо электрические процессы в их цепях продолжаются. Допустим, что через некоторое время после включения питания закрытым оказался транзистор V2, а открытым — транзистор V1. С этого момента конденсатор С1 начинает разряжаться через открытый транзистор V1, сопротивление участка эмиттер-коллектор которого в это время мало, и резистор R2. По мере разрядки конденсатора С1 отрицательное (положительное) напряжение на базе закрытого транзистора V2 уменьшается. Как только конденсатор полностью разрядится и напряжение на базе транзистора V2 станет близким нулю, в коллекторной цепи этого, теперь уже открывающегося транзистора появляется ток, который воздействует через конденсатор С2 на базу транзистора V1 и понижает положительное (отрицательное) напряжение на ней. В результате ток, текущий через транзистор V1, начинает уменьшаться, а через транзистор V2, наоборот, увеличиваться. Это приводит к тому, что транзистор V1 закрывается, а транзистор V2 открывается. Теперь начнет разряжаться конденсатор С2, но через открытый транзистор V2 и резистор R3, что в конечном итоге приводит к открыванию первого и закрыванию второго транзисторов и т.д. Транзисторы все время взаимодействуют, в результате чего мультивибратор генерирует электрические колебания.
Работу мультивибратора иллюстрируют графики зависимостей напряжений Uбэ и Uк одного и второго транзисторов:

Как видно, мультивибратор генерирует, практически, «прямоугольные» колебания. Некоторое нарушение прямоугольной формы связано с переходными процессами в моменты отпирания транзисторов. Отсюда же видно, что сигнал можно «снимать» с любого транзистора. Просто наиболее принято изображать именно так, как это показано выше.
На практике можно считать форму колебаний мультивибратора «чисто прямоугольной»:

С одной стороны, кажется, что форма сигнала мультивибратора довольно простая. Но это не совсем так. Точнее, совсем не так . Наиболее простая форма сигнала – это синусоида:

Если генератор создает идеальный синусоидальный сигнал, то ему соответствует строго одна определенная частота колебаний. Чем больше форма сигнала отличается от синусоиды, тем больше в спектре сигнала присутствует частот, кратных основной. А форма сигнала мультивибратора довольно далека от синусоиды. Следовательно, если, например, частота его колебаний составляет 1000 Гц, то в спектре будут присутствовать частоты и 2000 Гц, и 3000 Гц, и 4000 Гц… и т.д. правда амплитуды этих гармоник будут значительно меньше основного сигнала. Но они будут! Вот почему данный генератор называется МУЛЬТИ вибратор.
Частота колебаний мультивибратора зависит как от емкости конденсаторов связи, так и от сопротивления базовых резисторов. Если в мультивибраторе соблюдаются условия: R1=R4, R2=R3, R1симметричным . Как видно, конденсаторы связи могут быть электролитическими и при n p n транзисторах плюсы конденсаторов подключаются к коллекторам. Если применить p n p транзисторы, надо поменять полярность источника питания и полярность электролитических конденсаторов.
Примерную частоту колебаний симметричного мультивибратора можно подсчитать по упрощенной формуле:
, где f — частота в Гц, R — сопротивление базового резистора в кОм, С — ёмкость конденсатора связи в мкФ.

4. ИЗМЕНЕНИЕ ЧАСТОТЫ и не только
Как было отмечено выше, частота импульсов, генерируемых мультивибратором, определяется величинами разделительных конденсаторов и базовых резисторов. Из приведенной формулы видно, что увеличение емкости конденсаторов и/или увеличение сопротивления базовых резисторов ведет к уменьшению частоты мультивибратора и, соответственно, наоборот. Конечно, впаивать конденсаторы разной емкости или резисторы разного сопротивления можно, но лишь на стадии экспериментов. Оперативно частоту меняют переменным резистором R5 в базовых цепях:

Форма графика колебаний мультивибратора называется «меандр»:


Время от начала одного импульса до начала другого – период Т – состоит из:
tи – длительности импульса и tп – длительности паузы.
Отношение S=Т/tи — называется скважностью . Для симметричного мультивибратора S=2.
Величина, обратная скважности называется коэффициентом заполнения D=1/S. Для симметричного мультивибратора D=0,5.
Мультивибратор, схема которого показана ниже, вырабатывает прямоугольные импульсы. Частоту их повторения можно изменять в широких пределах, при этом скважность импульсов остаётся неизменной .


Работа мультивибратора отличается тем, что в моменты времени, когда транзистор VТ1 закрыт, конденсатор С2 разряжается через цепочку, состоящую из диода VD3 и резистора R4, а также через резистор R3. Аналогично, когда закрыт транзистор VТ2, конденсатор С1 разряжается через диод VD2 и резисторы R4 и R5.
Частоту повторения импульсов можно регулировать в больших пределах, изменяя только сопротивление резистора R4.
Мультивибратор с данными деталей, показанными на схеме, генерирует импульсы с частотой повторения от 140 до 1400 Гц.
В мультивибраторе можно применить диоды Д2В-Д2И, Д9В-Д9Л, и любые маломощные транзисторы со структурой n-р-n или р-n-р. При использовании транзисторов со структурой р-n-р полярность включения всех диодов и источника питания необходимо поменять на обратную.
Если немного изменить включение резистора R7, то пучится мультивибратор с изменяемой скважностью импульсов:


В зависимости от положения движка резистора R7данный мультивибратор становится несимметричным, и график его колебаний может быть, например, таким:


В одном и другом случаях меняется соотношение Т/tи – меняется скважность.
Понятно, надеюсь, также и то, что грубо менять скважность можно, установив конденсаторы разной емкости.

5. НЕСИММЕТРИЧНЫЙ МУЛЬТИВИБРАТОР на транзисторах разной проводимости :

Несимметричный мультивибратор состоит из усилительного каскада на двух транзисторах, выход которого (коллектор транзистора VT2) соединен с входом (база транзистора VT1) через конденсатор C1. Нагрузкой является резистор R2, с которого снимается сигнал (вместо него может быть включен светодиод, лампочка накаливания или динамик). Транзистор VT1 прямой проводимости (p-n-p типа), открывается при подаче на базу отрицательного относительно эмиттера потенциала. Транзистор VT2 обратной проводимости (n-p-n типа), открывается при подаче на базу положительного относительно эмиттера потенциала.

При включении конденсатор C1 заряжается через резисторы R2 и R1, потенциал базы уменьшается. Когда на базе VT1 возникает отрицательный потенциал, транзистор VT1 открывается, сопротивление коллектор-эмиттер падает. База транзистора VT2 оказывается соединенной с положительным полюсом источника, транзистор VT2 также открывается, ток коллектора растет. В результате через R2 течет ток, конденсатор C1 разряжается через резистор R1 и транзистор VT2. Потенциал базы VT1 возрастает, транзистор VT1 закрывается, вызывая закрывание транзистора VT2. После этого конденсатор C1 снова заряжается, затем разряжается и т.д. Частота генерируемых импульсов обратно пропорциональна времени заряда конденсатора T ~ R1×C. С ростом напряжения питания конденсатор заряжается быстрее, частота генерируемых импульсов растет. При увеличении сопротивления резистора R1 или ёмкости конденсатора С1 частота колебаний уменьшается.
Реально частоту изменяют, например, так:

6. ЖДУЩИЙ МУЛЬТИВИБРАТОР
Такой мультивибратор генерирует импульсы тока (или напряжения) при подаче на его вход запускающих сигналов от другого источника, например от автоколебательного мультивибратора. Чтобы автоколебательный мультивибратор превратить в мультивибратор ждущий (см. схему из п. 3), надо сделать следующее: конденсатор С2 удалить, а вместо него между коллектором транзистора VT2 и базой транзистора VT1 включить резистор R3; между базой транзистора VT1 и заземленным проводником включить последовательно соединенные элемент на 1,5 В и резистор сопротивлением R5, но так, чтобы с базой соединялся (через R5) положительный полюс элемента; к базовой цепи транзистора VТ1 подключить конденсатор С2, второй вывод которого будет выполнять роль контакта входного управляющего сигнала . Исходное состояние транзистора VТ1 такого мультивибратора — закрытое, транзистора VТ2 — открытое. Напряжение на коллекторе закрытого транзистора должно быть близким к напряжению источника питания, а на коллекторе открытого транзистора — не превышать 0,2 — 0,3 В. Миллиамперметр (на ток 10-15 мА) включить в коллекторную цепь транзистора V1 и, наблюдая за его стрелкой, включить между контактом УПР сигнал и заземленным проводником, буквально на мгновение, один-два элемента ААА, соединенные последовательно (на схеме GB1). ВНИМАНИЕ: отрицательный полюс этого внешнего электрического сигнала должен подключаться к контакту УПР сигнал . При этом стрелка миллиамперметра должна тут же отклониться до значения наибольшего тока коллекторной цепи транзистора, застыть на некоторое время, а затем вернуться в исходное положение, чтобы ожидать следующего сигнала. Если повторить этот опыт несколько раз, то миллиамперметр при каждом сигнале будет показывать мгновенно возрастающий до 8 — 10 мА и спустя некоторое время, так же мгновенно убывающий почти до нуля коллекторный ток транзистора VТ1. Это одиночные импульсы тока, генерируемые мультивибратором. Даже если батарею GB1 подольше держать подключенной к зажиму УПР сигнал , произойдет то же самое — на выходе мультивибратора появится только один импульс.


Если коснуться вывода базы транзистора VТ1 каким-либо металлическим предметом, взятым в руку, то, возможно, и в этом случае ждущий мультивибратор сработает — от электростатического заряда тела. Можно включить миллиамперметр в коллекторную цепь транзистора VТ2. При подаче управляющего сигнала коллекторный ток этого транзистора должен резко уменьшиться почти до нуля, а затем так же резко увеличиться до значения тока открытого транзистора. Это тоже импульс тока, но отрицательной полярности.
Каков принцип действия ждущего мультивибратора? В таком мультивибраторе связь между коллектором транзистора VТ2 и базой транзистора VТ1 не емкостная, как в автоколебательном, а резистивная — через резистор R3. На базу транзистора VТ2 через резистор R2 подается открывающее его отрицательное напряжение смещения. Транзистор же VТ1 надежно закрыт положительным напряжением элемента G1 на его базе. Такое состояние транзисторов весьма устойчиво. В таком состоянии VT1 может находиться сколько угодно времени. При появлении на базе транзистора VТ1 импульса напряжения отрицательной полярности транзисторы переходят в режим неустойчивого состояния. Под действием входного сигнала транзистор VТ1 открывается, а изменяющееся при этом напряжение на его коллекторе через конденсатор С1 закрывает транзистор VТ2. В таком состоянии транзисторы находятся до тех пор, пока не разрядится конденсатор С1 (через резистор R2 и открытый транзистор VТ1, сопротивление которого в это время мало). Как только конденсатор разрядится, транзистор VТ2 тут же откроется, а транзистор VТ1 закроется. С этого момента мультивибратор вновь оказывается в исходном, устойчивом ждущем режиме. Таким образом, ждущий мультивибратор имеет одно устойчивое и одно неустойчивое состояние . Во время неустойчивого состояния он генерирует один прямоугольный импульс тока (напряжения), длительность которого зависит от емкости конденсатора С1. Чем больше емкость этого конденсатора, тем больше длительность импульса. Так, например, при емкости конденсатора 50 мкФ мультивибратор генерирует импульс тока длительностью около 1,5 с, а с конденсатором емкостью 150 мкФ — раза в три больше. Через дополнительные конденсаторы — положительные импульсы напряжения можно снимать с выхода 1, а отрицательные с выхода 2. Только ли импульсом отрицательного напряжения, поданным на базу транзистора VТ1, можно вывести мультивибратор из ждущего режима? Нет, не только. Это можно сделать и подачей импульса напряжения положительной полярности, но на базу транзистора VТ2.
Как практически можно использовать ждущий мультивибратор? По-разному. Например, для преобразования синусоидального напряжения в импульсы напряжения (или тока) прямоугольной формы такой же частоты, или включения на какое-то время другого прибора путем подачи на вход ждущего мультивибратора кратковременного электрического сигнала.

Пример применения ждущего мультивибратора – индикатор максимального числа оборотов.
При обкатке нового автомобиля, число оборотов двигателя не должно превышать в течение определенного времени максимально допустимого значения, рекомендованного заводом-изготовителем.
Для контроля числа оборотов двигателя, можно воспользоваться устройством, собранным по приводимой здесь схеме. В качестве индикатора максимального числа оборотов двигателя использована лампа накаливания.


Основными частями тахометра являются ждущий мультивибратор на транзисторах Т1 и Т2 и триггер Шмитта на транзисторах T5 и Т6. Входной сигнал, поступающий с прерывателя, подается на дифференцирующую цепочку R4C1 (это необходимо для получения импульсов одинаковой длительности). Дальнейшее формирование сигнала выполняет мультивибратор. Диод Д1 не пропускает отрицательные полуволны входного сигнала на базу транзистора Т2. Импульсы, генерируемые мультивибратором, через эмиттерный повторитель, выполненный на транзисторе Т3, и интегрирующую цепочку R7C3 поступают на триггер Шмитта. Индикаторная лампа Л1, включенная в эмиттерную цепь транзистора T6, загорается только тогда, когда число оборотов двигателя станет больше заранее установленного (с помощью переменного резистора R8).
Калибровку готового прибора можно произвести по образцовому тахометру или по звуковому генератору. Так, например, для четырехтактного четырехцилиндрового двигателя 1500 об/мин соответствует частота звукового генератора 60 Гц, 3000 об/мин — 100 Гц, 6000 об/мин — 200 Гц и так далее.
При использовании деталей с данными, которые указаны на схеме, тахометр позволяет регистрировать от 500 до 10000 об/мин. Потребляемый ток — 20 мА.
Транзисторы ВС107 можно заменить на КТ315 с любым буквенным индексом. В качестве диода Д1 можно использовать любой кремниевый диод. Применение германиевых транзисторов и диодов не рекомендуется из-за тяжелого температурного режима.

7. МУЛЬТИВИБРАТОРЫ МНОГОФАЗНЫЕ
получаются путём добавления усилительных каскадов и ПОС.
Трёхфазный мультивибратор:


Пример с сайта http://www.votshema.ru/324-simmetrichnyy-multivibrator.html

Четрёхфазный мультивибратор требует особых мер для обеспечения стабильности работы:


Пример с сайта http://www.moyashkola.net/krugok/r_begog.htm

8. МУЛЬТИВИБРАТОРЫ НА ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ
Мультивибратор может быть выполнен на логических элементах, например, И-НЕ. Схема возможного варианта, например, такая:


Функцию активных элементов здесь выполняют логические элементы 2И-НЕ (см. мою статью «МИКРОСХЕМА» на стр. «РАДИОкомпоненты»), включенные инверторами. Благодаря ПОС между выходом DD1.2 и входом DD1.1, а также выходом DD1.1 и входом DD1.2, создаваемым конденсаторами С1 и С2, устройство возбуждается и генерирует электрические импульсы. Частота следования импульсов зависит от номиналов конденсаторов и резисторов R1 и R2. Уменьшив емкости конденсаторов до 1…5 мкФ получим звуковую частоту 500…1000 Гц. Головной телефон надо подключить к одному из выходов мультивибратора через конденсатор емкостью 0,01…0,015 мкФ.
Иногда этот же мультивибратор изображают так:

Мультивибратор может быть выполнен на трёх логических элементах:


Все элементы включены инверторами и соединены последовательно. Времязадающая цепочка образована С1 и R1. В качестве индикатора можно использовать лампочку накаливания. Для плавного изменения частоты вместо R1 следует включить переменный резистор на 1,5 кОм.

Если ёмкость конденсатора будет 1 мкФ, то частота колебаний станет звуковой.
Как работает такой мультивибратор? После включения какой-то из логических элементов первым примет одно из возможных состояний и тем самым повлияет на состояние других элементов. Пусть это будет элемент DD1.2, который оказался в единичном состоянии. Через элементы DD1.1 и DD1.2 мгновенно заряжается конденсатор, и элемент DD1.1 оказывается в нулевом состоянии. В таком же состоянии оказывается элемент DD1.3, поскольку на его входе логическая 1. Такое состояние неустойчиво, потому что на выходе DD1.3 логический 0, и конденсатор начинает разряжаться через резистор и выходной каскад элемента DD1.3. По мере разрядки положительное напряжение на входе элемента DD1.1 уменьшается. Как только оно станет равным пороговому, этот элемент переключится в единичное состояние, а элемент DD1.2 – в нулевое. Конденсатор начнет заряжаться через элемент DD1.3 (на его выходе теперь уровень логической 1), резистор и элемент DD1.2. Вскоре напряжение на входе первого элемента превысит пороговое, и все элементы переключатся в противоположные состояния. Так формируются электрические импульсы на выходе мультивибратора – на инверсном выходе элемента DD1.3.
«Трёхэлементный» мультивибратор можно упростить, удалив из него DD1.3:

Работает он аналогично предыдущему. Именно такой мультивибратор чаще всего применяется в различных радиоэлектронных устройствах.

На логических элементах можно сделать и ждущий мультивибратор. Как и предыдущий, он построен на 2-х логических элементах.


Первый DD1.1 используется по своему прямому назначению – как элемент 2И-НЕ. Кнопка SB1 выполняет функцию датчика запускающих сигналов. Для индикации импульсов используется, например, светодиод. Длительность импульсов можно увеличивать, увеличивая ёмкость С1 и сопротивление R1. Вместо R1 можно включить переменный (подстроечный) резистор сопротивлением около 2 кОм (но не более 2,2 кОм) для изменения длительности импульсов в некоторых пределах. Но при сопротивлении менее 100 Ом мультивибратор перестанет работать.
Принцип действия. В начальный момент нижний вывод элемента DD1.1 ни с чем не соединён – на нём уровень логической 1. А для элемента 2И-НЕ этого достаточно, чтобы он оказался в нулевом состоянии. На входе DD1.2 также уровень логического 0, поскольку падение напряжения на резисторе, создаваемое входным током элемента, удерживает входной транзистор элемента в закрытом состоянии. Напряжение логической 1 на выходе этого элемента поддерживает первый элемент в нулевом состоянии. При нажатии кнопки на вход первого элемента подаётся запускающий импульс отрицательной полярности, который переключает элемент DD1.1 в единичное состояние. Возникающий в этот момент скачок положительного напряжения на его выходе передаётся через конденсатор на входы второго элемента и переключает его из единичного состояния в нулевое. Такое состояние элементов остаётся и после окончания действия запускающего импульса. С момента появления положительного импульса на выходе первого элемента начинает заряжаться конденсатор – через выходной каскад этого элемента и резистор. По мере зарядки напряжение на резисторе падает. Как только оно достигнет порогового, второй элемент переключится в единичное состояние, а первый – в нулевое. Конденсатор быстро разрядится через выходной каскад первого элемента и водной каскад второго, и устройство окажется в ждущем режиме.
Следует иметь ввиду, что для нормальной работы мультивибратора длительность запускающего импульса должна быть меньше длительности формируемого.

P.S. Тема «МУЛЬТИВИБРАТОР» является примером творческого подхода к изучению электрических колебаний в курсе школьной физики. И не только. Создание простых схем, моделирование их работы, наблюдение и измерение электрических величин — это выход далеко за рамки обычной школьной физики и информатики. А создание реальных устройств совершенно меняет представление молодых людей о том, что и как можно ИЗУЧАТЬ в школе (терпеть не могу слово «УЧИТЬ»).

МУЛЬТИВИБРАТОР

Мультивибратор. С этой схемы, уверен, многие начинали свою радиолюбительскую деятельность. Это так-же была и моя первая схема — кусок фанеры, пробитые гвоздями дырки, выводы деталей скручены проволокой за неимением паяльника. И всё прекрасно заработало!

В качестве нагрузки используются светодиоды. Когда мультивибратор работает — светодиоды переключаются.

Для сборки потребуется минимум деталей. Вот список:

  1. — Резисторы 500 Ом — 2 штуки
  2. — Резисторы 10 кОм — 2 штуки
  3. — Конденсатор электролитический 1 мкФ на 16 вольт — 2 штуки
  4. — Транзистор КТ972А — 2 штуки (пойдут также КТ815 или КТ817), можно и КТ315, если ток не более 25ма.
  5. — Светодиод — 2 штуки любые
  6. — Питание от 4.5 до 15 вольт.

На рисунке показано в каждом канале по одному светодиоду, но можно включать параллельно по несколько штук. Или последовательно (цепочкой 5 штук) , но тогда питание не меньше 15 вольт.

Транзисторы КТ972А являются составными транзисторами, то есть в их корпусе имеется два транзистора, и он обладает высокой чувствительностью и выдерживает значительный ток без теплоотвода.

Для проведения опытов не стоит делать печатную плату, можно собрать всё навесным монтажом. Спаивай так, как показано на рисунках.

Рисунки специально сделаны в разных ракурсах и можно подробно рассмотреть все детали монтажа.

Мультивибратор.

Первая схема — простейший мультивибратор. Не смотря не его простоту, область применения его очень широка. Ни одно электронное устройство не обходится без него.

На первом рисунке изображена его принципиальная схема.

В качестве нагрузки используются светодиоды. Когда мультивибратор работает — светодиоды переключаются.

Для сборки потребуется минимум деталей:

1. Резисторы 500 Ом — 2 штуки

2. Резисторы 10 кОм — 2 штуки

3. Конденсатор электролитический 47 мкФ на 16 вольт — 2 штуки

4. Транзистор КТ972А — 2 штуки

5. Светодиод — 2 штуки

Транзисторы КТ972А являются составными транзисторами, то есть в их корпусе имеется два транзистора, и он обладает высокой чувствительностью и выдерживает значительный ток без теплоотвода.

Когда вы приобретёте все детали, вооружайтесь паяльником и принимайтесь за сборку. Для проведения опытов не стоит делать печатную плату, можно собрать всё навесным монтажом. Спаивайте так, как показано на рисунках.

А уж как применить собранное устройство, пусть подскажет ваша фантазия! Например, вместо светодиодов можно поставить реле, а этим реле коммутировать более мощную нагрузку. Если изменить номиналы резисторов или конденсаторов – изменится частота переключения. Изменением частоты можно добиться очень интересных эффектов, от писка в динамике, до паузы на много секунд..

Фотореле.

А это схема простого фотореле. Это устройство с успехом можно применить где Вам угодно, для автоматической подсветки лотка DVD, для включения света или для сигнализации от проникновения в тёмный шкаф. Предоставлены два варианта схемы. В одном варианте схема активируется светом, а другом его отсутствием.

Работает это так: когда свет от светодиода попадает на фотодиод, транзистор откроется и начнёт светиться светодиод-2. Подстроечным резистором регулируется чувствительность устройства. В качестве фотодиода можно применить фотодиод от старой шариковой мышки. Светодиод — любой инфракрасный светодиод. Применение инфракрасного фотодиода и светодиода позволит избежать помех от видимого света. В качестве светодиода-2 подойдёт любой светодиод или цепочка из нескольких светодиодов. Можно применить и лампу накаливания. А если вместо светодиода поставить электромагнитное реле, то можно будет управлять мощными лампами накаливания, или какими-то механизмами.

На рисунках предоставлены обе схемы, цоколёвка(расположение ножек) транзистора и светодиода, а так же монтажная схема.

При отсутствии фотодиода, можно взять старый транзистор МП39 или МП42 и спилить у него корпус напротив коллектора, вот так:

Вместо фотодиода в схему надо будет включить p-n переход транзистора. Какой именно будет работать лучше – Вам предстоит определить экспериментально.

Усилитель мощности на микросхеме TDA1558Q.

Этот усилитель имеет выходную мощность 2 Х 22 ватта и достаточно прост для повторения начинающими радиолюбителями. Такая схема пригодится Вам для самодельных колонок, или для самодельного музыкального центра, который можно сделать из старого MP3 плеера.

Для его сборки понадобится всего пять деталей:

1. Микросхема — TDA1558Q

2. Конденсатор 0.22 мкФ

3. Конденсатор 0.33 мкФ – 2 штуки

4. Электролитический конденсатор 6800 мкФ на 16 вольт

Микросхема имеет довольно высокую выходную мощность и для её охлаждения понадобится радиатор. Можно применить радиатор от процессора.

Всю сборку можно произвести навесным монтажом без применения печатной платы. Сначала у микросхемы надо удалить выводы 4, 9 и 15. Они не используются. Отсчёт выводов идёт слева направо, если держать её выводами к себе и маркировкой вверх. Потом аккуратно распрямите выводы. Далее отогните выводы 5, 13 и 14 вверх, все эти выводы подключаются к плюсу питания. Следующим шагом отогните выводы 3, 7 и 11 вниз – это минус питания, или «земля». После этих манипуляций прикрутите микросхему к теплоотводу, используя теплопроводную пасту. На рисунках виден монтаж с разных ракурсов, но я всё же поясню. Выводы 1 и 2 спаиваются вместе – это вход правого канала, к ним надо припаять конденсатор 0.33 мкФ. Точно так же надо поступить с выводами 16 и 17. Общий провод для входа это минус питания или «земля».

Знают все радиолюбители, а вот то, что он может работать и на 3 канала — не многие. Простая схема трёхфазного мультивибратора на трёх транзисторах при работе создает эффект бегущей дорожки из трёх источников света (светодиодов). Резисторы на 68 Ом возможно и не использовать, они только ограничивают ток светодиода. На фото вместо резисторов 68 Ом — два параллельно соединённые по 150 Ом, которые дали при таком соединении 75 Ом.

Электролитические конденсаторы 47 мкФ определяют частоту мигания светодиодов, чем выше их ёмкость — тем реже происходит переключение светодиодов, при уменьшение количества мкФ светодиоды мигают чаще. Если поставите конденсаторы большой ёмкости (200 мкФ и выше), то три светодиода будут просто гореть.

Возможно использование других транзисторов: BC547 , КТ3102 , КТ315.

Плата существует как формата.lay для , так и для программы с расширением.lyt . Первая спроектирована под транзисторы КТ315 , а вторая под BC547 (КТ3102 ). Скачать файлы .

Я использовал синие крупные светодиоды диаметром 10 мм. Если есть желание, можно впаять сразу два светодиода, соединённые последовательно, ток немного возрастёт, но совокупная яркость излучаемого света значительно увеличится.

Питание для схемы около 5 вольт, удобно применять 3-4 батарейки или аккумулятора типоразмером AA (пальчиковые). Если подключите к схеме источник питания с напряжением больше нужного, то частота мигания уменьшится. При слишком большом напряжение светодиоды будут просто гореть. Ток потребления мультивибратора весьма мал и колеблется в рамках 50-54 mA, у меня вышел 53,3 милиампер.

Ниже можно увидеть 3D модель собранной на печатной плате схемы (3D Visualization ). Длинна моей платы составила 3,9 см, а ширина 2,8 см (~1.5×1 inch).

Мигалка на светодиодах или как собрать симметричный мультивибратор своими руками. Схема симметричного мультивибратора обязательно изучается и собирается в кружках электроники. Схема мультивибратора одна из самых известных и часто применяемых в различных электронных конструкциях. Симметричный мультивибратор при работе генерирует колебания по форме приближающиеся к прямоугольной. Простота мультивибратора обусловлена его конструкцией — это всего два транзистора и несколько дополнительных элементов. Мастер предлагает вам собрать свою первую электронную схему мигалку на светодиодах. Что бы не быть разочарованным в случае неудачи, ниже представлена подробная пошаговая инструкция по сборке своими руками мультивибратора мигалки на светодиодах с фото и видео иллюстрациями.

Как собрать мигалку на светодиодах своими руками

Немного теории. Мультивибратор это по сути двухкаскадный усилитель на транзисторах VT1 и VT2 с цепью положительной обратной связи через электролитический конденсатор С2 между каскадами усиления на транзисторах VT2 и VT1. Такая обратная связь превращает схему в генератор. Название симметричный мультивибратор обусловлено одинаковыми значениями пар элементов R1=R2, R3=R4, C1=C2. При таких значениях элементов мультивибратор будет генерировать импульсы и паузы между импульсами равной длительности. Частота следования импульсов задается в большей степени значениями пар R1=R2 и C1=C2. Контролировать длительность импульсов и пауз можно будет по вспышкам светодиодов. При нарушении равенства пар элементов мультивибратор становится несимметричным. Несимметричность будет обусловлена прежде всего различием в длительности импульса и длительности паузы.

Мультивибратор собирается на двух транзисторах, кроме того потребуется четыре резистора, два электролитических конденсатора и два светодиода для индикации работы мультивибратора. Задача приобретения деталей и печатной платы решается легко. Вот ссылка на покупку готового набора деталей http://ali.pub/2bk9qh . Набор включает в себя все детали, добротную печатную плату размером 28 мм × 30 мм, схему, монтажную схему и спецификацию. Ошибок расположения деталей на рисунке печатной платы практически нет.

Состав набора деталей мультивибратора

Приступим к сборке схемы, для работы потребуется маломощный паяльник, флюс для пайки, припой, бокорезы и батареи питания. Схема простая, но ее надо собрать правильно и без ошибок.

  1. Ознакомьтесь с содержимым пакета. Расшифруйте по цветовому коду номиналы резисторов и установите их на плату.
  2. Припаяйте резисторы и откусите выступающие остатки электродов.
  3. Электролитические конденсаторы должны размещаться на плате определенным образом. В правильном размещении вам поможет монтажная схема и рисунок на плате. Электролитические конденсаторы имеют на корпусе маркировку отрицательного электрода, а положительный электрод имеет чуть большую длину. Расположение отрицательного электрода на плате находится в заштрихованной части обозначения конденсатора.
  4. Установите конденсаторы на плату и припаяйте их.
  5. Размещение транзисторов на плате строго по ключу.
  6. Светодиоды также имеют полярность электродов. Смотрите фото. Устанавливаем и припаиваем их. Старайтесь не перегревать эту деталь при пайке. Плюс светодиода LED2 находится ближе к резистору R4 (смотрите видео).

    Светодиодыы установлены на плату мультивибратора

  7. Припаяйте согласно полярности проводники питания и подайте напряжение от батарей. При напряжении питания 3 Вольта светодиоды включились вместе. После секундного разочарования, было подано напряжение от трех батарей и светодиоды начали попеременного мигать. Частота мультивибратора зависит от напряжения питания. Так как схема должна была устанавливаться в игрушку с питанием от 3 Вольт пришлось заменить резисторы R1 и R2 на резисторы номиналом 120 кОм, четкое попеременное мигание было достигнуто. Смотрите видео.

Мигалка на светодиодах — симметричный мультивибратор

Применение схемы симметричного мультивибратора весьма широко. Элементы схем мультивибратора найдутся в вычислительной технике, радиоизмерительной и медицинской аппаратуре.

Набор деталей для сборки мигалки на светодиодах можно приобрести по следующей ссылке http://ali.pub/2bk9qh . Если хотите серьезно попрактиковаться в пайке простых конструкций Мастер рекомендует приобрести комплект из 9 наборов, что здорово сэкономит ваши расходы на пересылку. Вот ссылка для покупки http://ali.pub/2bkb42 . Мастер собрал все наборы и они заработали. Успехов и роста навыков в пайке.

Как работают транзисторы? — Utmel

Транзистор — это разновидность полупроводникового устройства, регулирующего ток. Его функция состоит в том, чтобы преобразовать слабый сигнал в электрический сигнал с большим значением амплитуды, и он также используется в качестве бесконтактного переключателя. Транзистор является одним из основных полупроводниковых компонентов, который выполняет функцию усиления тока и является основным компонентом электронной схемы. Транзистор состоит из двух PN-переходов, очень близко расположенных друг к другу на полупроводниковой подложке.Два PN-перехода делят весь полупроводник на три части. Средняя часть — это базовая область, а две стороны — области эмиттера и коллектора. PNP и NPN — это два типа договоренностей.

Каталог

Ⅰ Структура ядра транзисторов

транзистор

Ядром транзистора является переход « PN », который представляет собой два встречных PN перехода. PN-переход может быть комбинацией NPN или комбинацией PNP.Поскольку кремниевый тип NPN является основным потоком транзисторов, в следующем материале в качестве примера в основном используется кремниевый транзистор типа NPN.

Принципиальная схема структуры транзистора NPN

Процесс производства кремниевого NPN транзистора:

Вид структуры кристалла в разрезе:

Ⅱ Рабочее состояние транзисторов

1 Состояние отсечки

Когда напряжение, приложенное к эмиттерному переходу транзистора, меньше, чем напряжение проводимости PN перехода, ток базы, ток коллектора и ток эмиттера равны нулю.Транзистор теряет эффект усиления тока, а коллектор и эмиттер равны в выключенном состоянии переключателя, мы называем транзистор в состоянии отсечки.

2 Активное состояние

Транзистор работает в активной области, когда эмиттерный переход транзистора смещен в прямом направлении, а коллекторный переход — в обратном направлении. В активной области напряжение, приложенное к эмиттерному переходу транзистора, больше, чем напряжение включения PN перехода.И базовый ток управляет током коллектора, так что транзистор действует как усилитель, а его коэффициент усиления тока β = ΔIc / ΔIb. Мы называем транзистор в активном состоянии.

3 Состояние насыщения

Когда напряжение, приложенное к эмиттерному переходу транзистора, больше, чем напряжение проводимости PN перехода, и когда ток базы увеличивается до определенной степени, ток коллектора больше не увеличивается с увеличение базового тока.В это время транзистор теряет эффект усиления тока. Напряжение между коллектором и эмиттером очень мало, а коллектор и эмиттер эквивалентны включенному состоянию переключателя. Это состояние транзистора называется состоянием насыщенной проводимости.

По уровню напряжения каждого электрода, когда транзистор работает, можно судить о рабочем состоянии транзистора. Персонал по обслуживанию электроники часто использует мультиметр для измерения напряжения на каждом выводе транзистора в процессе обслуживания, чтобы определить рабочее состояние и рабочее состояние транзистора.

Ⅲ Теоретический принцип работы транзисторов

Существует два типа транзисторов по материалам: германиевые трубки и кремниевые трубки. Каждый из них имеет две структурные формы, NPN и PNP, но наиболее часто используются кремниевые NPN и германиевые транзисторы PNP. Полупроводники N-типа добавляют фосфор в кремний высокой чистоты, чтобы заменить некоторые атомы кремния, чтобы создать стимуляцию свободной электронной проводимости под напряжением. P означает положительный. В полупроводниках P-типа вместо кремния добавляется бор, который создает большое количество дырок для облегчения проводимости.За исключением разницы в полярности источника питания, два принципа работы одинаковы. Следующее только знакомит с принципом усиления тока кремниевых трубок NPN.

Транзистор NPN и транзистор PNP

Транзистор NPN, он состоит из двух полупроводников N-типа и полупроводника P-типа посередине. PN-переход, образованный между эмиттерной областью и базовой областью, называется эмиттерным переходом, а PN-переход, образованный коллекторной областью и базовой областью, называется коллекторным переходом.Эти три вывода называются эмиттер e, база b и коллектор c.

Когда потенциал в точке b выше потенциала в точке e на несколько вольт, эмиттерный переход находится в прямом смещенном состоянии. Когда потенциал в точке C на несколько вольт выше, чем потенциал в точке b, коллекторный переход находится в состоянии обратного смещения, и коллекторная мощность Ec выше, чем базовая мощность Eb.

При изготовлении транзистора основная концентрация носителей в области эмиттера сознательно делается больше, чем в базовой области.При этом базовая область делается очень тонкой, а содержание примесей необходимо строго контролировать. Таким образом, после включения питания эмиттерный переход смещается положительно. Основные носители (электроны) в эмиттерной области и основные носители (дырки) в базовой области легко диффундируют друг к другу через эмиттерный переход. Концентрационная база первого больше, чем второго, поэтому ток через эмиттерный переход представляет собой в основном поток электронов, который называется потоком электронов эмиттера.

Из-за тонкой области базы и обратного смещения коллекторного перехода большая часть электронов, инжектированных в область базы, пересекает коллекторный переход и попадает в область коллектора, образуя ток коллектора Ic, оставляя только несколько (1-10 %) электроны. Эти электроны рекомбинируются в отверстиях базовой области, и рекомбинированные дырки в базовой области перезаряжаются базовым источником питания Eb, таким образом формируя базовый ток Ibo. По принципу непрерывности тока:

Ie = Ib + Ic

Это означает, что добавлением небольшого Ib к базе можно получить больший Ic на коллекторе.Это так называемое усиление тока. Ic и Ib поддерживают определенное пропорциональное соотношение, а именно:

β1 = Ic / Ib

В формуле: β1 — коэффициент усиления постоянного тока,

Отношение изменения тока коллектора △ Ic к изменению тока базы. △ Ib:

β = △ Ic / △ Ib

В формуле β называется коэффициентом усиления переменного тока. Поскольку значения β1 и β не сильно различаются на низких частотах, иногда для удобства они не различаются строго, а значение β составляет от десятков до более чем сотни.

α1 = Ic / Ie (Ic и Ie — токи в цепи постоянного тока)

Формула: α1 также называется коэффициентом усиления постоянного тока, который обычно используется в схеме усилителя общей базовой конфигурации для описания взаимосвязи. между током эмиттера и током коллектора.

α = △ Ic / △ Ie

α в выражении — это увеличение переменного тока общей базы. Точно так же нет большой разницы между α и α1, когда на вход подается слабый сигнал.

Для двух увеличений, описывающих текущее соотношение, соотношение будет следующим:

Эффект усиления тока транзистора заключается в использовании небольшого изменения тока базы для управления огромным изменением тока коллектора. Транзистор является своего рода устройством усилителя тока, но на практике эффект усилителя тока транзистора часто преобразуется в эффект усилителя напряжения через резистор.

Ⅳ Принцип усиления транзисторов

1 Эмиттер излучает электроны на базу

Источник питания Ub добавлен к эмиссионному переходу через резистор Rb.Эмиссионный переход смещен в прямом направлении, и большинство носителей (свободных электронов) в эмиссионной области непрерывно пересекают эмиссионный переход и входят в базовую зону, образуя эмиттерный ток Ie. В то же время основные носители в базовой области диффундируют в область излучения, но поскольку концентрация основных носителей намного ниже, чем концентрация носителей в области излучения, этим током можно пренебречь, поэтому можно считать, что излучение переход представляет собой в основном поток электронов.

2 Диффузия и рекомбинация электронов в базе

После того, как электроны попадают в область базы, они сначала концентрируются около эмиттерного перехода, постепенно образуя разницу концентраций электронов. Из-за разницы концентраций поток электронов распространяется в основании к коллекторному переходу и втягивается в коллектор электрическим полем коллекторного перехода. Он называется коллекторным током Ic. Также существует небольшая часть электронов (поскольку базовая область очень тонкая) рекомбинирована с дырками в базовой области, и отношение диффузного электронного потока к составному электронному потоку определяет усилительную способность транзистора.

3 Сбор электронов в коллекторе

Поскольку обратное напряжение, приложенное к коллекторному переходу, очень велико, сила электрического поля, создаваемая этим обратным напряжением, будет препятствовать диффузии электронов в области коллектора в базовую область. В то же время электроны, диффундирующие около коллекторного перехода, будут втягиваться в коллекторную область, чтобы сформировать основной ток коллектора Icn. Кроме того, неосновные носители (дырки) в области коллектора также будут дрейфовать и течь в базовую область, образуя обратный ток насыщения, который представлен Icbo.Его величина очень мала, но он чрезвычайно чувствителен к температуре.

Ⅴ Схема усилителя на транзисторах

1 Базовая структура

Базовая схема усилителя — это базовый блок, который составляет сложную схему усилителя. Он использует характеристики входного тока биполярного полупроводникового транзистора для управления выходным током или характеристики входного напряжения полевого полупроводникового транзистора для управления выходным током для реализации усиления сигнала.

Базовая схема усилителя

Базовая схема усилителя обычно относится к схеме усилителя, состоящей из транзистора или полевой лампы. С точки зрения схемы, базовая схема усилителя может рассматриваться как двухпортовая сеть. Роль усиления отражается в следующих аспектах:

1) Схема усилителя в основном использует функцию управления транзистора или полевой трубки для усиления слабого сигнала. Выходной сигнал усиливается по амплитуде напряжения или тока, а энергия выходного сигнала усиливается.

2) Энергия выходного сигнала фактически обеспечивается источником питания постоянного тока, но она преобразуется в энергию сигнала посредством управления транзистором и подается на нагрузку.

2 Состав схемы

Существует три различных конфигурации схемы транзистора: общий эмиттер, общая база и общий коллектор. Эти три схемы конфигурации имеют разные характеристики. Возможны различные конфигурации одиночного транзисторного усилителя.

Цепь с общим эмиттером, входной цикл и выходной цикл прошли эмиттер транзистора

Цепь с общей базой, входной цикл и выходной цикл прошли базу транзистора

Цепь общего коллектора, входная цепь и выходная цепь прошли коллектор транзистора.

Схема усилителя с общим эмиттером эмиттер, а разделительные конденсаторы C1 и Ce считаются закорачивающими сигнал переменного тока.Выходной сигнал выводится с коллектора на землю, постоянный ток отделяется разделительным конденсатором C2, и только сигнал переменного тока добавляется к сопротивлению нагрузки RL. Общая конфигурация излучения схемы усилителя фактически относится к общей конфигурации излучения транзистора в схеме усилителя.

Схема усилителя конфигурации с общим эмиттером

Когда входной сигнал равен нулю, источник постоянного тока обеспечивает постоянный ток базы и постоянный ток коллектора для транзистора через каждый резистор смещения и формирует определенное постоянное напряжение между тремя полюсами транзистор.Из-за блокирующего действия конденсатора связи постоянного тока напряжение постоянного тока не может достигать входных и выходных клемм схемы усилителя.

Когда входной сигнал переменного тока добавляется к переходу передатчика транзистора через разделительные конденсаторы C1 и Ce, напряжение на переходе передатчика становится суперпозицией переменного и постоянного тока. Ситуация с сигналом в схеме усилителя более сложная. Обозначения каждого сигнала обозначены следующим образом: из-за эффекта усиления тока транзистора ic в десятки раз больше, чем ib.Вообще говоря, если параметры схемы установлены правильно, выходное напряжение может быть намного выше входного. Часть входного переменного тока достигает сопротивления нагрузки через конденсатор связи и формирует выходное напряжение.

Видно, что сигнал постоянного тока коллектора транзистора в схеме усилителя не изменяется вместе с входным сигналом, а сигнал переменного тока изменяется вместе с входным сигналом. В процессе усиления сигнал переменного тока коллектора накладывается на сигнал постоянного тока, и только сигнал переменного тока извлекается с выходного контакта через разделительный конденсатор.Следовательно, при анализе схемы усилителя можно использовать метод разделения сигналов переменного и постоянного тока, которые можно разделить на путь постоянного тока и путь переменного тока для анализа.

Статьи по теме:

Структура и принцип работы полевых транзисторов

Характеристики и принцип работы IGBT

Описание транзистора

— как работают транзисторы

Узнайте о транзисторах — одном из самых важных устройств, которые когда-либо были изобретены.В этой статье мы подробно узнаем, как они работают.

Прокрутите вниз, чтобы просмотреть руководство по YouTube.

Что такое транзистор

Транзисторы

Транзисторы бывают разных форм и размеров. Есть два типа сети: биполярная и с полевым эффектом. В этой статье мы в основном сосредоточимся на биполярной версии. Транзисторы — это небольшие электронные компоненты, выполняющие две основные функции. Он может действовать как переключатель цепей управления, а также они могут усиливать сигналы.

Маленькие транзисторы малой мощности заключены в пластмассовый корпус для защиты внутренних частей. Но транзисторы более высокой мощности будут иметь частично металлический корпус, который используется для отвода выделяемого тепла, так как это со временем приведет к повреждению компонентов. Обычно мы находим эти транзисторы в металлическом корпусе прикрепленными к радиатору, который помогает отводить нежелательное тепло.

Mosfet

Например, внутри этого настольного источника питания постоянного тока у нас есть несколько МОП-транзисторов, которые прикреплены к большим радиаторам.Без радиатора компоненты быстро нагреваются до 45 градусов Цельсия (или 113 ° F) при токе всего 1,2 А. По мере увеличения силы тока они станут намного горячее. Но для электронных схем с небольшими токами мы можем просто использовать транзисторы с полимерным корпусом, которые не требуют радиатора.

Номер детали

На корпусе транзистора мы находим текст, который сообщает нам номер детали, который мы можем использовать, чтобы найти техническое описание производителя. Каждый транзистор рассчитан на работу с определенным напряжением и током, поэтому важно проверять эти таблицы.

3 контакта

Теперь с транзистором у нас есть 3 контакта, обозначенные E, B и C. Это обозначает эмиттер, базу и коллектор. Как правило, у этих транзисторов с полимерным корпусом с плоской кромкой левый вывод является эмиттером, средний — базой, а правая сторона — коллектором. Однако не все транзисторы используют эту конфигурацию, поэтому обязательно проверьте данные производителя.

Почему мы используем транзисторы?

Мы знаем, что если мы подключим лампочку к батарее, она загорится.Мы можем установить выключатель в схему и управлять светом, отключив подачу питания. Но для этого требуется, чтобы человек вручную управлял переключателем. Итак, как мы можем это автоматизировать? Для этого мы используем транзистор. Этот транзистор блокирует прохождение тока, поэтому свет не горит. Но если мы подадим небольшое напряжение на базовый вывод посередине, это заставит транзистор запускаться, позволяя току течь в главной цепи, поэтому загорается свет. Затем мы можем поместить переключатель на управляющий штифт, чтобы управлять им удаленно, или мы можем разместить на нем датчик, чтобы автоматизировать управление.

Как правило, нам нужно подать минимум 0,6 — 0,7 В на вывод базы, чтобы транзистор включился. Например, эта простая транзисторная схема имеет красный светодиод с напряжением питания 9 В на главной цепи. Базовый вывод подключается к источнику питания постоянного тока. Принципиальная схема выглядит так.

Когда напряжение питания на выводе базы составляет 0,5 В, транзистор выключен, поэтому светодиод также не горит. При 0,6 В транзистор включен, но не полностью, светодиод тусклый, потому что транзистор еще не пропускает полный ток через главную цепь.Тогда при 0,7 В светодиод ярче, потому что транзистор пропускает почти полный ток, а при 0,8 В светодиод имеет полную яркость, транзистор полностью открыт.

Итак, что происходит, мы используем небольшое напряжение и ток для управления большим напряжением и током.

Мы видели, что небольшое изменение напряжения на выводе базы вызывает большое изменение в главной цепи. Следовательно, если мы подаем сигнал на вывод базы, транзистор действует как усилитель.Мы могли бы подключить микрофон, который изменяет сигнал напряжения на базовом выводе, и это усилит громкоговоритель в основной цепи, чтобы сформировать очень простой усилитель.

Обычно в базовом выводе очень небольшой ток, возможно, всего 1 миллиампер или даже меньше. Коллектор имеет гораздо более высокий ток, например 100 миллиампер. Отношение между этими двумя величинами известно как текущий коэффициент усиления и использует символ бета (β). Мы можем найти соотношение в паспорте производителя.

В этом примере ток коллектора составляет 100 миллиампер, а базовый ток — 1 миллиампер, поэтому отношение 100, деленное на 1, дает нам 100.Мы можем изменить эту формулу, чтобы найти токи.

Транзисторы NPN и PNP

У нас есть два основных типа биполярных транзисторов: NPN и PNP. Два транзистора выглядят почти одинаково, поэтому нам нужно проверить номер детали, чтобы определить, какой из них.

С транзистором NPN у нас есть главная цепь и цепь управления. Оба подключены к плюсу батареи. Основная цепь выключена, пока мы не нажмем выключатель на цепи управления. Мы видим, что ток течет по обоим проводам к транзистору.Мы можем удалить основную цепь, и светодиод схемы управления будет по-прежнему включаться при нажатии переключателя, поскольку ток возвращается к батарее через транзистор.

Пример

В этом упрощенном примере, когда переключатель нажат, на основной штифт течет 5 миллиампер. На коллекторный штифт поступает 20 миллиампер, а из эмиттера — 25 миллиампер. Таким образом, ток объединяется в транзисторе.

С транзистором PNP у нас снова есть главная цепь и цепь управления.Но теперь эмиттер подключен к плюсу батареи. Основная цепь выключена, пока мы не нажмем выключатель на цепи управления. С помощью этого типа мы можем видеть, что часть тока вытекает из вывода базы и возвращается к батарее, остальная часть тока течет через транзистор, через главный светодиод и обратно к батарее. Если мы удалим главную цепь, светодиод цепи управления все равно будет гореть.

В этом примере, когда переключатель нажат, в эмиттер поступает 25 миллиампер, из коллектора — 20 миллиампер, а из базы — 5 миллиампер.Таким образом, ток в транзисторе делится.

Транзисторы

показаны на электрических схемах подобными символами. Стрелка находится на выводе эмиттера. Стрелка указывает в направлении обычного тока, поэтому мы знаем, как подключить их к нашим цепям.

Как работает транзистор

Чтобы понять, как работает транзистор, мы хотим, чтобы вы сначала представили воду, текущую по трубе. Он свободно течет по трубе, пока мы не заблокируем ее диском.Теперь, если мы подключим меньшую трубу к основной и поместим в эту маленькую трубу поворотный затвор, мы сможем перемещать диск с помощью шкива. Чем дальше открывается калитка; тем больше воды может течь в основной трубе. Распашная калитка немного тяжелая, поэтому небольшого количества воды будет недостаточно, чтобы ее открыть. Чтобы ворота открылись, требуется определенное количество воды. Чем больше воды протекает в этой маленькой трубе, тем дальше открывается клапан и пропускает все больше и больше воды в основную трубу.По сути, так работает транзистор NPN.

Возможно, вы уже знаете, что при разработке электронных схем мы используем обычный ток. Итак, в этой схеме NPN-транзистора мы предполагаем, что ток течет от положительного полюса батареи к контактам коллектора и базы, а затем выходит из контакта эмиттера. Мы всегда используем это направление для проектирования наших схем.

Однако на самом деле происходит не это. На самом деле электроны текут от отрицательного полюса батареи к положительному.Это было доказано Джозефом Томпсоном, который провел несколько экспериментов по обнаружению электрона, а также доказал, что он движется в противоположном направлении. Таким образом, в действительности электроны перетекают с отрицательного полюса в эмиттер, а затем выходят из коллекторов и выводов базы. Мы называем это электронным потоком.

Помните, мы всегда проектируем схемы, используя традиционный метод измерения тока. Но ученые и инженеры знают, что именно поток электронов работает.

Кстати, мы также подробно рассмотрели, как работает аккумулятор в нашей предыдущей статье, проверьте ЗДЕСЬ.

Итак, мы знаем, что электричество — это поток электронов по проводу. Медный провод — это проводник, а резина — изолятор. Электроны могут легко проходить через медь, но не через резиновый изолятор.

Если мы посмотрим на базовую модель атома для металлического проводника, у нас есть ядро ​​в центре, и оно окружено множеством орбитальных оболочек, удерживающих электроны. Каждая оболочка содержит максимальное количество электронов, и электрон должен иметь определенное количество энергии, чтобы попасть в каждую оболочку.Электроны, расположенные дальше всего от ядра, обладают наибольшей энергией. Самая внешняя оболочка известна как балансовая оболочка, проводник имеет от 1 до 3 электронов в своей балансовой оболочке. Электроны удерживаются на месте ядром, но есть еще одна оболочка, известная как зона проводимости. Если электрон может достичь этого, он может вырваться из атома и перейти к другим атомам. У атома металла, такого как медь, оболочка и зона проводимости перекрываются, поэтому электронам очень легко перемещаться.

Самая внешняя оболочка упакована изолятором. Для электрона очень мало места, или нет места. Ядро плотно захватывает электроны, а зона проводимости находится далеко, поэтому электроны не могут добраться до нее, чтобы убежать. Следовательно, электричество не может проходить через этот материал.

Однако есть еще один материал, известный как полупроводник. Кремний — это пример полупроводника. В этом материале в оболочке слишком много электронов, чтобы он мог быть проводником, поэтому он действует как изолятор.Но поскольку зона проводимости находится довольно близко, если мы предоставим некоторую внешнюю энергию, некоторые электроны получат достаточно энергии, чтобы совершить прыжок в зону проводимости и стать свободными. Следовательно, этот материал может действовать как изолятор, так и как проводник.

Чистый кремний почти не имеет свободных электронов, поэтому инженеры добавляют в кремний небольшое количество другого материала, который изменяет его электрические свойства. Мы называем это легированием P-типа и N-типа. Мы объединяем эти материалы, чтобы сформировать соединение P-N.Мы можем соединить их вместе, чтобы сформировать транзистор NPN или PNP.

Внутри транзистора находятся коллекторный штырь и эмиттерный штырь. Между ними в транзисторе NPN есть два слоя материала N-типа и один слой P-типа. Базовый провод подключается к слою типа P. В транзисторе PNP это просто настроено противоположным образом. Вся эта вещь покрыта смолой для защиты внутренних материалов.

Давайте представим, что кремний еще не легирован, так что внутри чистый кремний.Каждый атом кремния окружен 4 другими атомами кремния. Каждый атом хочет 8 электронов в своей балансовой оболочке. Но атомы кремния имеют только 4 электрона в своей валентной оболочке. Таким образом, они украдкой делятся электроном со своим соседним атомом, чтобы получить желаемую восьмерку. Это известно как ковалентное связывание. Когда мы добавляем материал N-типа, такой как фосфор, он займет положение некоторых атомов кремния. Атомы фосфора имеют в своей валентной оболочке 5 электронов. Итак, поскольку атомы кремния делятся электронами, чтобы получить желаемые 8, им не нужен этот дополнительный, а это означает, что теперь в материале есть дополнительные электроны, и они могут свободно перемещаться.

С легированием P-типа мы добавляем такой материал, как алюминий или алюминий-мин-мкм, у этого атома всего 3 электрона в его валентной оболочке. Следовательно, он не может предоставить своим четырем соседям электрон, которым они могут поделиться, поэтому одному из них придется обойтись без него. Это означает, что была создана дыра, в которой электрон может сидеть и занимать ее.

Теперь у нас есть два легированных куска кремния, в одном слишком много электронов, а в другом их недостаточно. Два материала соединяются, образуя PN-соединение, на этом стыке мы получаем так называемую область истощения.В этой области часть избыточных электронов со стороны n-типа переместится, чтобы занять дырку со стороны p-типа. Эта миграция образует барьер со скоплением электронов и дырок на противоположных сторонах.

Электроны заряжены отрицательно, поэтому дырки считаются заряженными положительно. Таким образом, это накопление приводит к образованию слегка отрицательно заряженной области и слегка положительно заряженной области. Это создает электрическое поле и предотвращает перемещение большего количества электронов.Разность потенциалов в этой области обычно составляет около 0,7 В.

Когда мы подключаем источник напряжения к обоим концам, а положительный вывод соединен с материалом P-типа, это создаст прямое смещение, и электроны начнут течь. Источник напряжения должен быть выше барьера 0,7 В, иначе электроны не смогут совершить прыжок.

Когда мы меняем местами источник питания так, чтобы положительный полюс был подключен к материалу N-типа, электроны, удерживаемые в барьере, будут оттянуты обратно к положительному выводу, а отверстия будут оттянуты обратно к отрицательному выводу.Это вызвало обратную предвзятость.

В транзисторе NPN есть два слоя материала N-типа, поэтому у нас есть два перехода и, следовательно, два барьера. Таким образом, обычно через него не может протекать ток.

Материал эмиттера N-типа сильно легирован, поэтому здесь много лишних электронов. База P-типа слегка легирована, поэтому здесь есть несколько отверстий. Коллектор N-типа умеренно легирован, поэтому здесь есть несколько лишних электронов.

Если мы подключили батарею между базой и эмиттером, с плюсом, подключенным к слою P-типа, это создаст прямое смещение.Прямое смещение вызывает коллапс барьера до тех пор, пока напряжение составляет не менее 0,7 вольт. Таким образом, барьер уменьшается, и электроны устремляются, заполняя пространство внутри материала P-типа. Некоторые из этих электронов займут отверстие и будут притягиваться к положительному выводу батареи. Слой P-типа тонкий и специально слегка легирован, поэтому вероятность попадания электронов в дырку мала. Остальные останутся свободно перемещаться по материалу. Следовательно, только небольшой ток будет вытекать из основного штифта, оставляя избыток электронов в материале P-типа.

Если мы затем подключим другую батарею между эмиттером и коллектором, с плюсом, подключенным к коллектору. Отрицательно заряженные электроны внутри коллектора будут притягиваться к положительному выводу, что вызывает обратное смещение. Если вы помните, при обратном смещении электроны и дырки барьера вытягиваются обратно.

Таким образом, электроны на стороне P-типа барьера притягиваются к стороне N-типа, а отверстия на стороне N-типа притягиваются обратно к стороне P-типа.В материале типа P уже есть избыточное количество электронов, поэтому они будут двигаться, чтобы занять эти отверстия, и некоторые из них будут перетянуты, потому что напряжение этой батареи больше, поэтому притяжение намного выше. Когда эти электроны протягиваются, они перетекают в батарею, поэтому через переход обратного смещения возникает ток.

Более высокое напряжение на выводе базы полностью открывает транзистор, что означает больший ток и большее количество электронов, перемещающихся в слой P-типа, и, следовательно, большее количество электронов тянется через обратное смещение.Мы также видим, что на стороне эмиттера транзистора течет больше электронов, чем на стороне коллектора.



Основы работы с транзисторами

Основы работы с транзисторами

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ УКАЗАТЕЛЬНОЙ СТРАНИЦЫ

ТРАНЗИСТОРЫ

В. Райан 2002 — 09

ФАЙЛ PDF — НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ПЕЧАТНОЙ ВЕРСИИ РАБОЧАЯ ТАБЛИЦА НА ОСНОВЕ УПРАЖНЕНИЯ НИЖЕ

Транзисторы

можно рассматривать как разновидность переключателя, так как может много электронных компонентов.Они используются в различных схемах и вы обнаружите, что схема, построенная в школе, Технологический отдел не содержит хотя бы одного транзистора. Они есть центральный в электронике и бывает двух основных типов; НПН и ПНП. Самый схемы обычно используют NPN. Существуют сотни работающих транзисторов. при разных напряжениях, но все они попадают в эти две категории.

ДВА ПРИМЕРА РАЗЛИЧНЫЕ ФОРМЫ ТРАНЗИСТОРА

Транзисторы бывают разной формы, но у них есть три отведения (ножки).
BASE — вывод, отвечающий за активацию транзистора.
КОЛЛЕКТОР — положительный вывод.
EMITTER — отрицательный вывод.
На схеме ниже показан символ транзистора NPN . Они не всегда располагайте так, как показано на схемах слева и справа, хотя вкладка на типе, показанном слева, обычно находится рядом с эмиттер.

Отведения на транзистор не всегда может быть в таком расположении. При покупке транзистор, в направлениях обычно четко указывается, какой вывод является БАЗА, ЭМИТТЕР или КОЛЛЕКТОР.

ПРОСТОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТРАНЗИСТОРА

ДИАГРАММА ‘A’

ДИАГРАММА ‘B’

На схеме A показан NPN-транзистор, который часто используется как переключатель.Небольшой ток или напряжение на база позволяет большему напряжению проходить через два других вывода (с коллектора на эмиттер ).

Схема, показанная на диаграмме B , основана на транзисторе NPN. При нажатии переключателя ток проходит через резистор в база транзистора. Затем транзистор пропускает ток. течет с +9 вольт на 0вс, и лампа загорается.

Транзистор должен получить напряжение на своей базе и до тех пор, пока это случается лампа не горит.

Резистор присутствует для защиты транзистора, так как они могут быть повреждены легко из-за слишком высокого напряжения / тока. Транзисторы необходимы компонент во многих схемах и иногда используется для усиления сигнала.

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ, ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ ТРАНЗИСТОРЫ (ПАРЫ ДАРЛИНГТОНА)

НАЖМИТЕ ЗДЕСЬ ДЛЯ ИНДЕКСА ЭЛЕКТРОНИКИ СТР.

курсов PDH онлайн.PDH для профессиональных инженеров. ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов. «

Рассел Бейли, П.Е.

Нью-Йорк

«Это укрепило мои текущие знания и научило меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации.»

Стивен Дедак, П.Е.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

.

очень быстро отвечу на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании сайт.Хорошо организовано. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе. «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что уже знаком с

с деталями Канзас

Городская авария Хаятт.»

Майкл Морган, P.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

.

информативно и полезно

в моей работе ».

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны.Вы

— лучшее, что я нашел ».

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал «

Jesus Sierra, P.E.

Калифорния

«Спасибо, что разрешили мне просмотреть неправильные ответы.На самом деле

человек узнает больше

от отказов »

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы; i.э., позволяя

студент для ознакомления с курсом

материалов до оплаты и

получение викторины «

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

Получил массу удовольствия «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

.

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам. »

Джеймс Шурелл, P.E.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

«нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса имели хорошее содержание, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Joseph Frissora, P.E.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

Обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании оборудования «очень полезен.Модель

испытание потребовало исследования в

документ но ответы были

в наличии «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

приходится путешествовать. «

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно »

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

пора искать где

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, П.Е.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. »

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

.

мой собственный темп во время моего утро

до метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы высоко рекомендовал

вам на любой PE нужно

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес электронной почты который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

коды и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

.

при необходимости дополнительно

аттестат. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering» предлагает удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, материал был кратким, а

хорошо организовано. «

Глен Шварц, П.Е.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

.

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, П.Е.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Building курс и

очень рекомендую

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлен. «

Юджин Брэкбилл, P.E.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

.

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Сохраняю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и демонстрировали понимание

материала. Полная

и комплексное ».

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я обязательно воспользуюсь этим сайтом снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродская, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материалы для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат. Спасибо за создание

процесс простой. »

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея заплатить за

материал

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не занимающихся электричеством».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

.

процесс, которому требуется

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в онлайн-викторине и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

.

много разные технические зоны за пределами

по своей специализации без

приходится путешествовать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия

Как работает транзисторная схема

Хотя транзистор — очень старое устройство. И в настоящее время мы часто предпочитаем использовать вместо этого IC.

Но транзистор по-прежнему играет важную роль в общих электронных схемах. Почему? Потому что транзистор большой, прочный и может пропускать большой ток.

И для многих людей, привыкших к использованию транзисторов в общих схемах, я тоже.

Есть ли у вас повод. Позвольте мне просто объяснить вам, как работает транзисторная схема. Кроме того, я узнаю это вместе с вами.

Вы готовы?

Транзистор является активным устройством. Он усиливается. Существует много типов транзисторов, более 20 000 различных типов от сотен производителей.

Тип транзистора

Мы можем поместить их в два типа стандартных транзисторов, NPN и PNP. Которые у них разные символы.

Знак показывает класс полупроводниковых материалов, из которых изготовлен транзистор.

В настоящее время в основном используются транзисторы типа NPN.

Так как это легко делается из кремниевых материалов.

Итак, в большей части этой статьи упоминается транзистор типа NPN.

А если мы новичок в электронике. Хорошо начинать с обучения. Сначала об использовании транзисторов.

Вывод транзистора состоит из базы (B), коллектора (C) и эмиттера (E).

Слово, которое называет эту ногу. Представляет функцию внутри транзистора. Но это не помогает понять, как использовать транзисторы.Следовательно, он знает только, что это вывод транзистора.

Помимо стандартных транзисторов (биполярных), есть полевой транзистор. Которые часто обозначаются аббревиатурами FET. Символы и свойства разные. Но пока не обсуждали подробности в этой статье.

Рекомендуется: Транзисторы — сделайте усилитель или схему переключения

Изучите основной ток транзистора

Тип, который мы будем изучать, также называется малосигнальным транзистором.Мы можем называть их именно моделью ТО-92. Посмотрите на рисунок. Мы часто используем транзисторы из 3-х числовой группы.

Какие ножки используются по-разному. Следует соблюдать осторожность при использовании.

  • BC547: Для NPN вы можете использовать BC546, BC547, BC549, BC550 и т. Д. Если вам нужен более высокий ток Ic, используйте BC337 (Ic = 0,8 А). Для типов PNP используйте BC556, BC557, BC558, BC559, BC560 и т. Д. И более высокий ток — BC327 (Ic = 0,8A)
  • C9013 : Для NPN вы можете использовать 2N3904.Если вам нужен более высокий ток коллектора (Ic), используйте C9013 (Ic = 0,8A). Для типов PNP используйте 2N3906 и C9012 (более высокий ток)
  • C1815: Для NPN — 2SC1815, эквиваленты: C945, C829. Для PNP это A561

. Посмотрите на часто используемые силовые транзисторы ниже. Мы узнаем их позже.

Читать дальше: Символы транзисторов

Что еще? мы будем ток в базовой транзисторной схеме.

Посмотрите на рисунок. Транзистор NPN в простой схеме.

Когда мы подаем небольшой ток на базу транзистора. Затем через нагрузку к выводам коллектор-эмиттер протекает большой ток.

Мы часто называем нагрузку на коллекторном проводе резистором нагрузки. Иногда в нагрузку выступает динамик.

Меня беспокоит, как вы понимаете простые транзисторы. Раньше мне было трудно это понять. Прочитал текст много раз, но ничего не понял.

Эквивалентный транзистор

Аналогичный список для MPS9682 — BC557.Но распиновка другая. Так что будь осторожен. Сначала проверьте это!

Транзистор работает как водяной клапан

Сравниваем транзисторы как водяные клапаны. Мы можем контролировать большую мощность подачи воды на выход при низком уровне воды.

  • Начало водопровода (Вход) похоже на Коллектор.
  • Конец водопровода (Вход) похож на Эмиттер.
  • Контрольная (малая) труба похожа на Основание.

Во-первых, паводок поступает на клапан входной стороны.Затем низкий уровень воды приближается к контрольному значению. Получается главное значение. Далее паводок может течь по трубе к выходу.

Во-вторых, напротив, нет низкого уровня воды в регулирующем клапане. Он не поворачивает клапан для контроля паводка. Значит, воды на выходе нет.

Основные принципы

В общем, мы можем разделить рабочий диапазон транзистора на 3 диапазона:

1. Cut off (останов транзистора).

Отсутствует ток, как базовый (IB), так и коллекторный (IC), протекающий через транзистор.Но будут некоторые токи утечки, очень низкие.

2. Насыщенный диапазон.

Электричество проходит через транзистор полностью, пока не станет насыщенным. И ток больше этого не увеличится. Что мы можем ограничить этот ток подключением резисторов.

3. Активный диапазон

Это период, в течение которого транзистор работает или проводит ток. Управляя током коллектора (IC), пропорциональным току базы (IB).

Итак, при использовании транзисторного усилителя звука схема работает в активной фазе.

Вы поняли?

Экспериментируйте с транзистором тока

Кроме того, я систематически разбираюсь в транзисторах посредством экспериментов. Может, я тебе нравлюсь. Приступим к эксперименту.

Посмотрите:

Схема простого транзистора тока

Это простая схема. Который мы используем для проверки тока, протекающего через транзистор. В этой схеме мы используем красные светодиоды типоразмера 0.5 мм. И NPN-транзистор с низким энергопотреблением (например, BC108, BC182 или BC548).

Вот пошаговый процесс работы транзисторной схемы.

Малый базовый ток контролирует высокий ток коллектора.

S1 замкнут. Ток протекает через R1, LED1 на базу транзистора.

Это базовый ток. Пока LED1 тоже тускнеет.

Затем транзистор будет усиливать слабый ток, так что ток течет через коллектор (C) к эмиттеру (E).

Коллекторный ток достаточно велик, чтобы сделать светодиод C очень ярким.

Когда выключатель S1 разомкнут. Нет базовых текущих потоков. Таким образом, транзистор отключит ток коллектора. Оба светодиода погаснут.

Часто мы используем транзистор для усиления тока и переключений.

Схема с эмиттером (E) в токе базы и токе коллектора. Мы назвали эмиттер синфазным режимом. Схема транзистора работает так, как это широко используется.Итак, мы должны сначала изучить это.

Рабочая модель и структура транзистора NPN

Я расстроен, потому что не могу легко объяснить вам внутреннюю структуру транзистора NPN.

Впрочем, попробую сравнить с диодом и переменным резистором. Это может помочь вам легче понять.

Посмотрите на ниже.

Вот пошаговый процесс.

  • Соединение база-эмиттер похоже на диод.
  • Базовый ток IB протекает только тогда, когда напряжение VBE между базой-эмиттером равно 0.7В или больше.
  • Крошечный базовый ток (IB) контролирует высокие токи коллектора.
  • IC = hFE × IB (если транзистор не полностью активен и не насыщен)
  • hFE — это коэффициент усиления по току (в коэффициенте усиления по постоянному току). Нормальное значение hFE — 100 (единицы измерения нет, потому что это соотношение).
  • Сопротивление между коллектор-эмиттер (RCE) регулируется током базы (IB):
    • IB = 0 RCE = бесконечное значение. Транзистор (выключен)
    • Меньше IB, меньше RCE, транзистор включается только частично
    • IB добавлено.RCE = 0. Транзистор работает (включен) полностью (насыщен)

Дополнительные примечания:

  • Необходимо подключить последовательный резистор к базе. Для ограничения тока базы IB и предотвращения повреждения транзистора.
  • Транзистор имеет самый высокий ток коллектора IC.
  • Коэффициент усиления по току hFE может иметь разные значения. Хоть он и однотипный.
  • Транзистор, который полностью включен (включен) (когда RCE = 0), называется насыщенным.
  • Когда транзистор насыщен Напряжение эмиттер-коллектор VCE снижается до 0 В.
  • И транзистор насыщен, ток коллектора IC определяется напряжением, питанием и внешним сопротивлением в цепи коллектора.

    Не связано с усилением транзистора по току.

    По этой причине отношение IC / IB для насыщенных транзисторов меньше, чем коэффициент усиления по току hFE.

  • Ток эмиттера IE = IC + IB, но IC намного больше, чем IB.

Пара транзисторов Дарлингтона

Два транзистора подключены, как показано.

Он заставляет ток, усиленный первым, усиливаться вторым транзистором.

Текущее усиление равно усилению каждого из них, умноженному вместе:

Текущее усиление пары Дарлингтона hFE = hFE1 × hFE2
(hFE1 и hFE2 — усиление каждого транзистора).

По этой причине пара Дарлингтона имеет очень высокий коэффициент усиления по току, например 10000.Поэтому мы используем только небольшой базовый ток, чтобы пара Дарлингтона могла переключаться.

Пара Дарлингтона вместо одного транзистора с очень высоким коэффициентом усиления по току. Также имеет три ножки (B, C и E), что эквивалентно ножкам одного транзистора.

Мы можем использовать пару Дарлингтона, работает хорошо.

Путем подачи напряжения 0,7 В между базой-эмиттером (VBE) обоих последовательно включенных транзисторов. Поэтому для включения им требуется напряжение 1,4 В.

Эксперимент схемы сенсорного переключателя

Схема транзистора работает, поскольку пара Дарлингтона весьма чувствительна к небольшим токам, протекающим через нашу кожу.Таким образом, можно использовать для создания схемы сенсорного переключателя, как показано на схеме.

В этой схеме используются два маломощных транзистора общего назначения.

Когда мы касаемся его, загорается светодиод.

Резистор 100 кОм используется для ограничения тока базы.

Также ознакомьтесь с этими статьями (используя Дарлингтона):

Использование транзистора в качестве переключателя

Когда мы используем транзистор в качестве переключателя. Он выключится (ВЫКЛ) или включится (ВКЛ).

При напряжении (ВКЛ) VCE на транзисторе почти равен нулю.и мы называем это насыщенным транзистором. Потому что у него не может быть большего тока коллектора (IC).

Посмотрите на простую схему переключения транзисторов, представленную ниже.

Устройство вывода, которое переключается этим транзистором. Вызывается нагрузка

Мощность, генерируемая переключающим транзистором, очень мала:

  • В состоянии ВЫКЛ .: мощность = IC × VCE, но IC = 0, поэтому мощность равна нулю.
  • В состоянии ON: мощность = IC × VCE, но VCE = 0 (большая часть), поэтому мощность очень мала.

Это означает, что используемый транзистор не нагревается.Итак, не учитывайте максимальную мощность.

Но важным показателем в схеме переключения является максимальный ток коллектора IC (макс.). И минимальный коэффициент усиления по току hFE (мин).

Напряжение транзистора не учитывается. За исключением случаев, когда используется источник питания выше 15 В.

Читайте также: Схема переключения транзисторов в цифровых схемах

Защищенный диод

Если нагрузкой является двигатель, реле или соленоид (или другие устройства, представляющие собой катушку).Мы подключим диод к нагрузке. Для защиты работы транзисторной схемы (и микросхемы) повреждение при отключении нагрузки.

Посмотрите на электрическую схему.

На схеме показано подключение диода с обратным смещением. Которая обычно не проводит токи.

Он будет проводить ток только при отключении нагрузки.

В это время ток, который собирает энергию в катушке, будет пытаться протекать через катушку.

А, потому что транзистор в отключенном состоянии.Таким образом, ток протекает через диод.

Если нет диода, ток не будет течь. Эта катушка будет производить выбросы высокого напряжения. Это опасно и пытается течь.

Когда следует использовать реле

Транзистор нельзя использовать для переключения переменного напряжения или высокого напряжения (например, сети переменного тока). И не подходит для переключения слишком большого тока (> 5А). ใน กรณี นี้ нам нужно использовать реле.

Но нам также необходимо использовать транзистор малой мощности для подачи тока на катушку реле.

Преимущества реле:

  • Реле может переключать питание постоянного и переменного тока, транзистор может переключать только питание постоянного тока.
  • Может включать высоковольтную мощность, транзистор — нет.
  • Реле — лучший вариант для переключения на сильноточные (> 5А).
  • Реле может переключать несколько контактов одновременно.

Недостатки реле:

  • Реле слишком большое по сравнению с транзистором в малотоковом переключателе.
  • Реле не может переключаться со скоростью, транзистор может переключаться много раз в секунду.
  • Реле требует большей мощности Посмотрите на ток, протекающий через катушку.
  • Реле требует большего тока, чем может управлять ИС. Поэтому нам нужно использовать маломощный транзистор для переключения тока катушки реле.

Cr: Фото DC 12V Катушка 5 контактов Mini SPST Power Relay PCB

Кредит: https://electronicsclub.info Большое спасибо. Этот контент помогает мне понять.

Соединение транзистора с выходом IC

Большинство выходов IC не могут обеспечивать большие токи. Значит, необходимо использовать транзистор. Для переключения токов, достаточно высоких для выходных устройств. Например, лампочки, двигатели, реле и т. Д.

За исключением таймера 555 IC, он обычно может обеспечивать ток до 200 мА.

Этого достаточно для устройств вывода, которым требуется небольшой ток. Как фонарик, зуммер или реле. Без помощи транзистора.

Посмотрите на принципиальную схему. Подключите транзистор к выходу микросхемы.

Резистор R1 предназначен для ограничения тока, протекающего через базу транзистора. И предотвратить повреждение.

Однако R1 должен быть достаточно низким, чтобы обеспечить насыщение транзистора, предотвращая перегрев.

Это важно, если переключаются транзисторы с большим током (> 100 мА). Самый безопасный способ — ток базы (IB) должен быть в 5 раз выше, чем ток, насыщающий транзистор.

Вы поняли? Прочитав больше, вы почувствуете себя более ясным.

Выбор подходящего NPN-транзистора

На принципиальной схеме показано подключение NPN-транзистора. Эта схема переключится на нагрузку, когда на выходе IC будет высокий уровень (+ V).

С другой стороны, если вы хотите продолжить загрузку, когда выход IC низкий (0 В), посмотрите на схему транзистора PNP ниже.

Следующие шаги объясняют, как выбрать подходящий переключающий транзистор.

  • Максимальный ток коллектора (IC max) транзистора должен превышать ток нагрузки.

    Мы можем найти ток нагрузки (LC) = напряжение питания (VS) / сопротивление нагрузки. или

    Например, мы используем лампочку 12В 3Вт. Он использует ток
    = 1 Вт / 12 В = 0,083 А. Таким образом, мы используем IC макс более 0,1 А или 100 мА.

  • Минимальный ток усиления, hFE (min) транзистора, должен как минимум в 5 раз превышать ток нагрузки IC, деленный на максимальный выходной ток IC (микросхемы).
  • Рассчитайте приблизительное значение для резистора базы:
    R1 = 0.2 × RL × hFE или
    R1 = (Vs × hFE) (5 × IC)

Выбор правильного транзистора PNP

Посмотрите на принципиальную схему, показывающую подключение транзистора PNP.

Эта схема будет переключаться в сторону нагрузки, когда выход IC низкий (0 В).

Загрузить это

Все полноразмерные изображения этого сообщения в формате PDF находятся в электронной книге. Спасибо, поддержка. 🙂

Процедура выбора подходящего транзистора PNP аналогична выбору транзистора NPN, описанному выше.

Кроме того, мы можем использовать транзисторы разными способами. Узнать больше:

Вот несколько связанных сообщений, которые вы, возможно, захотите прочитать:

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Центр творческой науки — доктор Джонатан П. Хэйр

Центр творческой науки — доктор Джонатан П. Хэйр Примечание: для получения подробной информации о докладах и семинарах по этой теме щелкните здесь:
доклады и семинары

Резюме
Описывается простая демонстрация, показывающая, как работает транзистор.Включая аудиторию в схему и зажигая светодиоды, мы показываем потенциал простого транзисторного усилителя. Также описывается расширение до двух транзисторов — пара Дарлингтона.

Примечание: эта статья была опубликована: Демонстрация чудесного усилительного действия транзистора
J. P. Hare, издательство IOP, Journal of Physics Education, март 2004 г., стр.128-131 воспроизведено здесь с разрешения IOP)

Введение
В 1956 году Нобелевская премия по физике была присуждена Шокли, Бардину и Браттейну за изобретение транзистора.В 2000 году Алферов, Кремер и Килби были удостоены Нобелевской премии за «фундаментальные работы в области информационных и коммуникационных технологий» и разработку интегральной схемы — все это было бы невозможно без скромного транзистора.

Транзистор сделал возможной революцию в современной телекоммуникации. Однако с течением времени сам транзистор стал почти невидимым в нашем высокотехнологичном обществе, а это повсеместное изобретение становится недооцененным и даже неправильно понятым.Я считаю, что людям важно иметь представление о том, что такое транзистор, как он работает и на что он способен, и показать, что это замечательное устройство можно понять с точки зрения относительно простой физики.


Транзистор
Транзистор — это электронное устройство, которое преобразует небольшие электрические токи (и напряжения) в более крупные копии оригинала — это то, что называется усилителем и, как говорят, имеет «усиление» (увеличение).Транзистор имеет три проводных соединения, называемых; эмиттер (E), база (B) и коллектор (C), см. рис. 1. Соединяя устройство с другими простыми компонентами, можно легко сконструировать усилитель. Типичный транзистор имеет коэффициент усиления ок. 100 раз.

Физическая теория, описывающая транзистор, сложна и включает понимание движения электронов (и отсутствия электронов — дырок) в полупроводниковых материалах, легированных P и / или N. Читаемые изложения теории можно найти в различных источниках (см. Раздел ссылок ниже).Далее следует не подробное изложение теории, а простой набор экспериментов, демонстрирующих работу транзистора.

Как это работает
Диод — это двухпроводной электронный компонент, который проводит электричество только при правильном подключении, то есть при правильном приложении потенциалов. Он состоит из полупроводникового перехода P и N. Транзистор представляет собой трехпроводной компонент, состоящий из переходов PNP или NPN.Электрически транзистор выглядит так, как будто транзистор состоит из двух диодов, соединенных спиной друг к другу, см. Рис. 1. Общая средняя область (база — B) транзистора намного тоньше, чем две другие области.

Поскольку диоды расположены напротив друг друга, при приложении напряжения между эмиттером и коллектором ток обычно не протекает (хотя ток утечки может быть небольшим). Если на BE подается напряжение (положительное B и отрицательное E для транзистора NPN), этот переход будет смещен в прямом направлении, поэтому в этой цепи будет течь ток.Однако из-за того, что базовая область очень тонкая (а также потому, что при правильном подключении коллектор находится под высоким потенциалом и поэтому притягивает электроны), 99% этого тока фактически протекает прямо через базовую область, чтобы достичь коллектора ( C). Таким образом, мы фактически заставили ЕС-цепь транзистора проводить, подавая ток на B (создаваемый небольшим напряжением на BC).

Теперь ток, протекающий от эмиттера, должен быть равен сумме: i) 99%, приходящего на коллектор, и ii) 1%, которое осталось протекать через базу.Так что базовый ток небольшой, всего 1% или около того. Но, как мы видели, ток коллектора не может существовать без небольшого тока базы, поэтому он эффективно контролирует ток коллектора. Этот ток коллектора является большей копией базового сигнала, поэтому мы обнаруживаем, что транзистор дает усиление по току! Коэффициент усиления по току 100-200 типичен для транзистора. Обычно EC-часть схемы используется как выход, а база используется как вход усилителя.

Цепь EB имеет низкое напряжение и малый ток, в то время как EC имеет гораздо более высокий потенциал и более высокий ток.Поскольку мощность = напряжение x ток, мы должны иметь более высокую мощность в EC, и поэтому с помощью такой простой схемы возможно увеличение мощности. Конечно, транзистор не усиливает этот малый базовый сигнал «магией», дополнительная мощность поступает от источника питания, управляющего схемой транзистора. Транзистору нужна батарея или другой источник питания, чтобы творить «волшебство».

Эксперимент 1 — простая последовательная схема
Подключите последовательно батарею 9 В, светодиод и резистор 560 Ом, как показано на рис.2. При правильном подключении светодиод должен гореть (поменять подключение светодиодов, если ничего не происходит). Для освещения светодиоду требуется около 3 В при 10 мА, и этого можно достичь, вставив в цепь резистор подходящего размера:


R = V / I = (9 — 3) V / 0,01 A = 600 Ом
(Примечание : на самом деле в этих экспериментах мы используем резистор на 560 Ом, поскольку это легко достижимое «предпочтительное значение», которое достаточно близко для работы)

Эксперимент 2 — простая последовательная схема, которая не работает!
Пожалуйста, прочтите примечание (1) перед тем, как продолжить этот эксперимент.
Теперь отсоедините провод от положительной клеммы аккумуляторной батареи. Положите палец одной руки на положительную клемму аккумулятора 9 В, а палец другой руки — на свободный провод. Теперь у нас есть последовательная цепь, как и раньше, но с дополнительным сопротивлением тела. Сопротивление тела является сложным и будет зависеть от приложенного напряжения и, что наиболее важно, от контактного сопротивления между кожей и проводными соединениями (см. Примечание (2) ниже). Тело может иметь сопротивление в широком диапазоне от 10 000 до 1 000 000 Ом.Ради аргументации предположим, что это 50 000 Ом = 50 кОм.

Теперь получаем:

I = V / R = (9 — 3) / 50,000 = 0,0001A = около 0,1 мА

который, как мы видим, составляет около 1/100 тока, необходимого для зажигания светодиода (около 10 мА), и поэтому неудивительно, что ничего не происходит!

Эксперимент 3 — Транзисторный усилитель
Мы слышали, что транзистор может усиливаться примерно в 100 раз, поэтому мы можем использовать это свойство для усиления сигнала небольшого тока, протекающего через тело, чтобы он мог зажечь светодиод.


Осторожно подключите простую транзисторную схему, показанную на рис. 3. Когда один палец одной руки кладется на положительный полюс батареи, а другой палец другой руки подключается к базовому соединению транзистора, возникает крошечный ток (величиной, равной мы только что рассчитали — примерно 0,1 мА) течет в цепь BE транзистора. Из-за усиления транзистора это устанавливает ток CE (где подключен светодиод) примерно в 100 раз:

0.0001 x 100 = 0,01A = 10 мА и светодиод горит !!

Эксперимент 4 — Пара Дарлингтона
Итак, что произойдет, если у нас будет два транзистора в каскаде (один питает другой)? Это действительно возможно и называется парой Дарлингтона, см. Рис. 4. Спросите студентов / учеников о том, каким, по их мнению, будет общий выигрыш от такой системы. Например, будет 2 x 100 = 200 или 100 x 100 = 10 000 раз (см. Примечание 4). Попытайтесь заставить весь класс образовать цепочку человеческих последовательностей, держась за руки, одной рукой от первой и одной рукой последнего человека, соединяющего положительный вывод батареи 9 В с основанием пары Дарлингтона (см. Примечание 4 ниже). ).


Резюме
Я считаю, что эта небольшая демонстрация является наиболее эффективным способом показать действие транзистора. Пожалуйста, убедитесь, что ученики / ученики понимают, что из соображений безопасности эксперименты должны проводиться только с использованием батареек (см. Примечание. (1) ниже). В этих очень простых экспериментах мы использовали транзистор как усилительный переключатель. Чтобы усилить более тонко изменяющиеся сигналы (а не те, которые просто включаются или выключаются), такие как аудио или радио, нам нужно «смещать» транзистор, чтобы могло иметь место линейное (с меньшими искажениями) усиление.Эти следующие важные шаги здесь не рассматриваются, но подробности можно найти в предлагаемых материалах для чтения в справочном разделе в конце этой статьи.

Компоненты и детали
1) 2 транзистора NPN: большинство транзисторов NPN будут работать, например. BC109C
2) 1 х светодиод; подойдет любой светодиод LED
3) Батарея PP3 9В
4) резистор 560 Ом (любой мощности)
5) 100 кОм (см. Примечание (4))
6) провод для подключения (пригодятся крокодилы)

Благодарности
Я хотел бы поблагодарить многих студентов и учеников, которые помогли в этих демонстрациях, и в частности я хотел бы посвятить эту статью памяти Яна Меринга, который работал в школе Ангмеринг (Западный Суссекс).Я также хотел бы поблагодарить NESTA (Национальный фонд науки, технологий и искусства) за поддержку.

Ссылки и сайты:
1) По физике транзистора см. Следующие хорошие книги:

Essential Theory for the Electronics Hobbyist , GT Rubaroe, 1988. ISBN 0 2 69 4
From Atoms to Amperes , FA Wilson, ISBN 0 85934 199 2
Квантовая физика , Р. Эйсберг и Р. Резник, 1985.ISBN 0 471 87373 X

2) информацию о Нобелевской премии по физике 1956 г .: «За исследования полупроводников и открытие транзисторного эффекта» см. На веб-сайте:
Нобелевская премия 1956 г.

Информацию о Нобелевской премии по физике 2000 г. можно найти на сайте:
Нобелевская премия 2000 г.

3) Подробнее о CSC Xmas LED W / S см .: Рождественский светодиод W / S

Банкноты
1) Поскольку в этих экспериментах используется человеческое тело, необходимо учитывать опасность поражения электрическим током.С батареей PP3 9В эти эксперименты полностью безопасны. Эти эксперименты можно проводить только с батареями. Ни в коем случае нельзя использовать источник питания от сети или «аккумуляторный разрядник».

2) Человеческое тело не похоже на стандартный резистор. Наиболее важным является сопротивление контакта коже, и это будет зависеть от присутствующей влаги (например, сладости и т. Д.). Если ваша аудитория особенно «прохладная» (или, возможно, это не очень влажный день), то контактное сопротивление можно уменьшить (и улучшить этот эксперимент), слегка смочив пальцы (водопроводной водой или слюной).

3) В течение нескольких лет я проводил рождественские светодиодные мастер-классы для детей младшего возраста. Идея состоит в том, чтобы научить их компонентам, последовательным и параллельным цепям, подключению светодиодов и т. Д. Мы подключаем 4-6 светодиодов, а дети украшают самодельные открытки и рождественские елки! Демонстрация транзистора началась как часть этого семинара.

4) Демонстрант должен знать, что если положительный источник питания напрямую касается базы и происходит короткое замыкание на положительный источник питания, проходящий ток повредит транзистор (ы).В парной схеме Дарлингтона, например, резистор 100 кОм должен быть включен последовательно с цепью базы для ограничения тока (резистор вряд ли повлияет на работу схемы, потому что коэффициент усиления очень велик, около 100 x 100 = 10 000!).

5) Практическое использование такой схемы может включать: i) в качестве простого тестера транзисторов, ii) в качестве датчика влажности при проверке стен в старых домах, или iii) в качестве выключателя для светодиодного фонарика (который загорается только тогда, когда фонарь проводится) и т. д.

Обратите внимание, что эта статья была опубликована в Physics Education
. см. веб-страницу физического образования


ЦЕНТР ТВОРЧЕСКОЙ НАУКИ

Д-р Джонатан Хейр, Университет Сассекса,
Брайтон, Восточный Сассекс

домой | дневник | что на | Резюме CSC | последние новости


Что такое транзистор NPN? Определение, виды и применение.

Транзисторы

NPN представляют собой тип биполярного транзистора с тремя слоями, которые используются для усиления сигнала.Это устройство, управляемое током. Отрицательно-положительно-отрицательный транзистор обозначается аббревиатурой NPN. Полупроводник p-типа сплавлен между двумя полупроводниковыми материалами n-типа в этой конфигурации.

Он разделен на три секции: эмиттер, база и коллектор. В NPN-транзисторе поток электронов заставляет его проводить.

Символ NPN:

На следующей диаграмме показано символическое представление NPN-транзистора:

Направление тока через устройство ясно показано направленной наружу стрелкой на выводе эмиттера в символическом представлении.Электроны составляют большинство носителей в NPN-транзисторах.

Конструкция NPN-транзистора:

Транзистор NPN построен двумя способами.

Как мы уже знаем, транзисторы

NPN образуются, когда полупроводниковый материал p-типа (кремний или германий) сплавлен между двумя полупроводниковыми материалами n-типа.

Конструктивная структура NPN-транзистора изображена на схеме ниже:

Транзистор NPN состоит из ряда различных компонентов.

Он разделен на три секции: эмиттер, база и коллектор.

Переход эмиттер-база — это область, которая соединяет эмиттер и базовую область. С другой стороны, соединение коллектор-база — это точка, где встречаются базовая и коллекторная области. Он функционирует как два диода с PN-переходом из-за наличия двух переходов между тремя областями.

Уровни допинга в каждой из трех областей различаются. В эмиттерной области много легирования, в то время как в базовой области также много легирования.А уровень легирования коллекторной области умеренный, он находится где-то между эмиттерной и базовой областью. Его обратным является транзистор PNP, у которого P-область расположена между двумя областями N-типа.

Стоит отметить, что переключение областей эмиттера и коллектора невозможно. Причина этого в том, что толщина коллекторной области немного больше эмиттерной. Так что можно рассеять больше энергии.

Транзистор NPN рабочий:

Давайте теперь посмотрим, как работает NPN-транзистор.

Когда к транзистору не приложено смещение или между его выводами нет батареи. Тогда это называется несмещенным состоянием транзистора. Мы уже говорили о том, как работает диод с PN переходом при отсутствии смещения. Как мы уже знаем, транзистор состоит из двух PN-переходов.

В результате, при отсутствии смещения электроны в эмиттерной области начинают двигаться к базовой области из-за изменений температуры. Однако по прошествии определенного времени на переходе эмиттер-база транзистора образуется обедненная область.Только около 5% электронов соединяются с дырками в этой области после достижения базовой области, в то время как остальные дрейфуют через область коллектора. Точно так же через некоторое время на переходе база-коллектор транзистора образуется область истощения.

Стоит отметить, что толщина обедненной области определяется концентрацией легирования материала. Иными словами, в случае слаболегированной области ширина обедненной области будет больше, чем в случае сильно легированной области.Вот почему ширина обеднения на переходе коллектор-база шире, чем на переходе эмиттер-база. Эти две области истощения служат потенциальным камнем преткновения для любого дальнейшего потока основных носителей.

На следующей диаграмме показано состояние смещения NPN-транзистора:

Ширина обедненной области, также называемой PN-переходом, сужается в результате прямого приложенного напряжения на переходе эмиттер-база. Точно так же ширина перехода коллектор-база увеличивается за счет обратного приложенного напряжения.Вот почему, по сравнению с переходом коллектор-база на предыдущем рисунке, переход эмиттер-база имеет тонкую обедненную область.

Электроны начинают инжектировать в область эмиттера в результате приложенного вперед напряжения VBE. Электроны в этой области обладают достаточной энергией, чтобы преодолеть барьерный потенциал перехода эмиттер-база и достичь базовой области.

Движение носителей заряда в NPN-транзисторе показано на диаграмме ниже:

Потому что базовая область очень тонкая и легированная.В результате только несколько электронов соединяются с дырками, когда достигают места назначения. Из-за сильного электростатического поля электроны начинают дрейфовать в области коллектора из-за очень тонкой области базы и обратного напряжения на переходе коллектор-база. В результате эти электроны теперь собираются на выводе коллектора транзистора. Электроны начинают двигаться к коллектору, поскольку рекомбинированные дырки и электроны отделяются друг от друга. В результате этого движения через устройство также протекает очень небольшой базовый ток.Вот почему ток эмиттера равен сумме токов базы и коллектора. IE = IB + IC

Применение диода NPN:

Транзисторы с диодами NPN (NPN) используются во множестве,

  1. Их используют высокочастотные приложения.
  2. Переключение — это области, где чаще всего используются NPN-транзисторы.
  3. Этот компонент используется в усилительных схемах.
  4. Для усиления слабых сигналов используется в парных схемах Дарлингтона.
  5. Транзисторы
  6. NPN используются в приложениях, где требуется приемник тока.
  7. Некоторые классические схемы усилителя, такие как «двухтактные» схемы усилителя, используют этот компонент.
  8. Например, в датчиках температуры.
  9. Приложения с очень высокой частотой.
  10. В логарифмических преобразователях используется эта переменная.
  11. Потому что усиление сигнала осуществляется с помощью NPN-транзисторов. В усилительных схемах он используется именно так.
  12. Логарифмические преобразователи — еще одна область, в которой он используется.
  13. Коммутационная характеристика NPN-транзистора — одно из его наиболее значительных преимуществ. В результате он обычно используется при переключении приложений.

NPN-транзисторы, термины, которые важно знать:

Область эмиттера: Это самая большая часть структуры, которая больше базовой области, но меньше области коллектора. В нем много допинга.Он используется для переноса основных носителей в базовую область, которыми являются электроны. Это область с прямым смещением, что означает, что она всегда имеет прямую смещенную область базовой области.

Область основания: Область основания расположена в середине конструкции. По сравнению с областями эмиттера и коллектора транзистора, он имеет небольшую область. Он слегка легирован, чтобы гарантировать минимальную рекомбинацию и высокий ток на коллекторе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.