Uvod u tranzistor:
Ranije je kritična i važna komponenta elektroničkog uređaja bila vakuumska cijev koja je nekada bila elektronska cijev kontrolirati električnu struju . Vakuumske cijevi su radile, ali su glomazne, zahtijevaju veće radne napone, veliku potrošnju energije, manju učinkovitost i katodni materijali koji emitiraju elektrone istrošeni su u radu. Dakle, to je završilo kao vrućina koja je skratila život same cijevi. Da bi prevladali ove probleme, John Bardeen, Walter Brattain i William Shockley izumili su tranzistor u Bell Labsu 1947. Ovaj novi uređaj bio je mnogo elegantnije rješenje za prevladavanje mnogih temeljnih ograničenja vakuumskih cijevi.
Tranzistor je poluvodički uređaj koji može i provoditi i izolirati. Tranzistor može djelovati kao prekidač i pojačalo. Pretvara audio valove u elektroničke valove i otpore, kontrolirajući elektroničku struju. Tranzistori imaju vrlo dug životni vijek, manje veličine, mogu raditi na nižim naponskim napajanjima radi veće sigurnosti i nisu zahtijevali struju niti. Prvi tranzistor izrađen je od germanija. Tranzistor izvršava istu funkciju kao trioda vakuumske cijevi, ali koristeći poluvodičke spojeve umjesto zagrijanih elektroda u vakuumskoj komori. To je temeljni gradivni element modernih elektroničkih uređaja koji se svugdje nalazi u modernim elektroničkim sustavima.
Osnove tranzistora:
Tranzistor je uređaj s tri terminala. Naime,
- Baza: Ovo je odgovorno za aktiviranje tranzistora.
- Kolekcionar: Ovo je pozitivno rješenje.
- Emiter: Ovo je negativni potencijalni potencijal.
Osnovna ideja tranzistora je da vam omogućuje upravljanje protokom struje kroz jedan kanal mijenjajući intenzitet mnogo manje struje koja teče kroz drugi kanal.
Vrste tranzistora:
Prisutne su dvije vrste tranzistora, to su bipolarni tranzistori (BJT), tranzistori s efektom polja (FET). Između baze i emitora teče mala struja. Bazni terminal može upravljati većim protokom struje između kolektora i terminala emitora. Za tranzistor s efektom polja on također ima tri terminala, oni su vrata, izvor i odvod, a napon na vratima može kontrolirati struju između izvora i odvoda. Jednostavni dijagrami BJT i FET prikazani su na donjoj slici:
Tranzistor za bipolarni spoj (BJT)
Tranzistori s efektom polja (FET)
Kao što vidite, tranzistori su različitih veličina i oblika. Svim ovim tranzistorima zajedničko je to što svaki od njih ima po tri kabela.
- Tranzistor za bipolarni spoj:
Bipolarni spojni tranzistor (BJT) ima tri terminala povezana s tri dopirana područja poluvodiča. Dolazi s dvije vrste, P-N-P i N-P-N.
Tranzistor P-N-P, koji se sastoji od sloja poluvodiča dopiranog N-om između dva sloja materijala dopiranog P-om. Struja baze koja ulazi u kolektor pojačava se na njegovom izlazu.
Tada je PNP tranzistor UKLJUČEN kada mu je baza povučena nisko u odnosu na emiter. Strelice PNP tranzistora simboliziraju smjer strujanja kada je uređaj u aktivnom načinu prosljeđivanja.
N-P-N tranzistor koji se sastoji od sloja poluvodiča dopiranog P između dva sloja materijala dopiranog N. Pojačavanjem struje baze dobivamo visoku kolektorsku i emitersku struju.
Tada je NPN tranzistor UKLJUČEN kada mu je baza povučena nisko u odnosu na emiter. Kad je tranzistor u stanju ON, struja struje je između kolektora i emitora tranzistora. Na temelju manjinskih nosača u regiji P-tipa, elektroni se kreću od emitera do kolektora. Omogućuje veću struju i brži rad zbog toga što je većina danas korištenih bipolarnih tranzistora NPN.
- Tranzistor s efektom polja (FET):
Tranzistor s efektom polja je unipolarni tranzistor, za provođenje se koriste N-kanalni FET ili P-kanalni FET. Tri terminala FET-a su izvor, ulaz i odvod. Osnovni n-kanalni i p-kanalni FET-ovi prikazani su gore. Za n-kanalni FET uređaj je izrađen od materijala n-tipa. Između izvora i odvoda, materijal tadašnjeg tipa djeluje kao otpor.
Ovaj tranzistor kontrolira pozitivne i negativne nosače koji se tiču rupa ili elektrona. FET kanal nastaje pomicanjem pozitivnih i negativnih nosača naboja. Kanal FET koji je izrađen od silicija.
Postoje mnoge vrste FET-ova, MOSFET-a, JFET-a itd. Primjene FET-a su u pojačivaču s malim šumom, pojačivačem u međuspremniku i analognom prekidaču.
Bipolarno spajanje tranzistora
Tranzistori su najvažniji poluvodički aktivni uređaji bitni za gotovo sve krugove. Koriste se kao elektroničke sklopke, pojačala itd. U sklopovima. Tranzistori mogu biti NPN, PNP, FET, JFET itd. Koji imaju različite funkcije u elektroničkim krugovima. Za ispravan rad sklopa potrebno je upotrijebiti tranzistor pomoću otporničkih mreža. Radna točka je točka na izlaznim karakteristikama koja prikazuje napon kolektora-emitora i struju kolektora bez ulaznog signala. Operativna točka je također poznata i kao pristranost ili Q-točka (mirna točka).
Prednapona se odnosi na pružanje otpornika, kondenzatora ili napona napajanja itd. Kako bi se osigurale odgovarajuće radne karakteristike tranzistora. Istosmjerno odstupanje koristi se za dobivanje istosmjerne struje kolektora pri određenom naponu kolektora. Vrijednost ovog napona i struje izražene su u Q-točki. U konfiguraciji tranzistorskog pojačala, IC (max) je maksimalna struja koja može proći kroz tranzistor, a VCE (max) je maksimalni napon primijenjen na uređaju. Da bi tranzistor radio kao pojačalo, na kolektor mora biti spojen otpornik opterećenja RC. Prednaponavanje podešava radni napon i struju istosmjerne struje na ispravnu razinu tako da tranzistor može pravilno pojačati ulazni signal izmjeničnog napona. Ispravna tačka pristranosti nalazi se negdje između potpuno uključenih ili potpuno isključenih stanja tranzistora. Ova središnja točka je Q-točka i ako je tranzistor pravilno pristran, Q-točka će biti središnja radna točka tranzistora. To pomaže povećanju i smanjenju izlazne struje kako se ulazni signal mijenja kroz cijeli ciklus.
Za postavljanje ispravne Q-točke tranzistora koristi se kolektorski otpornik za postavljanje kolektorske struje na konstantnu i stabilnu vrijednost bez ikakvog signala u svojoj bazi. Ova stalna radna točka istosmjerne struje postavljena je vrijednošću napona napajanja i vrijednošću osnovnog otpornika otpornika. Otpori na pristranost baze koriste se u sve tri konfiguracije tranzistora kao što su konfiguracije zajedničke baze, zajedničkog kolektora i zajedničkog odašiljača.
Načini pristranosti:
Slijede različiti načini pristranosti baze tranzistora:
1. Trenutna pristranost:
Kao što je prikazano na slici 1, dva otpornika RC i RB koriste se za postavljanje prednapona baze. Ti otpornici uspostavljaju početno radno područje tranzistora s nepromjenjivim odstupanjem struje.
Tranzistor ima prednapon s pozitivnim naponskim prednaponom baze kroz RB. Pad napona osnovnog emitora je 0,7 volti. Stoga je struja kroz RB IB= (VDC- VBITI) / IB
2. Pristranost povratnih informacija:
Na slici 2 prikazano je prigušenje tranzistora korištenjem povratnog otpora. Osnovna pristranost dobiva se iz napona kolektora. Povratne informacije kolektora osiguravaju da je tranzistor uvijek pristran u aktivnom području. Kada se struja kolektora poveća, napon na kolektoru pada. To smanjuje osnovni pogon što zauzvrat smanjuje struju kolektora. Ova konfiguracija povratnih informacija idealna je za dizajn tranzistorskih pojačala.
3. Dvostruka povratna sprega:
Na slici 3. prikazano je kako se pristranost postiže upotrebom dvostrukih povratnih otpora.
Korištenjem dva otpornika RB1 i RB2 povećavaju stabilnost u vezi s beta varijacijama povećavanjem strujanja struje kroz osnovni otpornici. U ovoj konfiguraciji, struja u RB1 jednaka je 10% struje kolektora.
4. Prednapona podjele napona:
Na slici 4 prikazano je prednapona napona djelitelja u kojem su dva otpornika RB1 i RB2 spojena na bazu tranzistora tvoreći mrežu razdjelnika napona. Tranzistor dobiva pristranost padom napona na RB2. Ovakva konfiguracija pristranosti široko se koristi u krugovima pojačala.
5. Dvostruko pristranost:
Slika 5 prikazuje dvostruke povratne informacije za stabilizaciju. Koristi povratnu spregu baze emitera i kolektora za poboljšanje stabilizacije upravljanjem strujom kolektora. Vrijednosti otpornika treba odabrati da se postavi pad napona na otporniku emitera 10% opskrbnog napona i struja kroz RB1, 10% struje kolektora.
Prednosti tranzistora:
- Manja mehanička osjetljivost.
- Niža cijena i manja veličina, posebno u krugovima s malim signalom.
- Niski radni naponi za veću sigurnost, niže troškove i veće razmake.
- Izuzetno dug život.
- Katodni grijač ne troši energiju.
- Brzo prebacivanje.
Može podržati dizajn sklopova komplementarne simetrije, što kod vakuumskih cijevi nije moguće. Ako imate pitanja o ovoj temi ili o električnim i elektronički projekti ostavite komentare u nastavku.
