الإلكترونيات تحيط بنا في كل مكان. لكن لا أحد تقريبًا يفكر في كيفية عمل هذا الأمر برمته. انها في الواقع بسيطة جدا. وهذا هو بالضبط ما سنحاول إظهاره اليوم. لنبدأ بعنصر مهم مثل الترانزستور. سنخبرك ما هو وماذا يفعل وكيف يعمل الترانزستور.

ما هو الترانزستور؟

الترانزستور– جهاز شبه موصل مصمم للتحكم في التيار الكهربائي.

أين تستخدم الترانزستورات؟ نعم في كل مكان! لا يمكن لأي تقنية حديثة تقريبًا الاستغناء عن الترانزستورات. مخطط كهربائي. يتم استخدامها على نطاق واسع في إنتاج أجهزة الكمبيوتر ومعدات الصوت والفيديو.

الأوقات عندما كانت الدوائر الدقيقة السوفيتية هي الأكبر في العالملقد مرت، وحجم الترانزستورات الحديثة صغير جدا. وبالتالي فإن أصغر الأجهزة يصل حجمها إلى نانومتر!

بادئة نانو-تشير إلى قيمة من رتبة عشرة إلى القوة التاسعة ناقص.

ومع ذلك، هناك أيضًا عينات عملاقة تستخدم بشكل أساسي في مجالات الطاقة والصناعة.

هناك أنواع مختلفة من الترانزستورات: ثنائية القطب، وقطبية، ومباشرة، وعكسية. ومع ذلك، فإن تشغيل هذه الأجهزة يعتمد على نفس المبدأ. الترانزستور هو جهاز أشباه الموصلات. وكما هو معروف، فإن حاملات الشحنة في أشباه الموصلات هي الإلكترونات أو الثقوب.

تتم الإشارة إلى المنطقة التي بها إلكترونات زائدة بالحرف ن(سلبي)، والمنطقة ذات موصلية الثقب هي ص(إيجابي).

كيف يعمل الترانزستور؟

ولتوضيح كل شيء، دعونا نلقي نظرة على العمل الترانزستور ثنائي القطب (النوع الأكثر شعبية).

(يشار إليه فيما يلي ببساطة باسم الترانزستور) عبارة عن بلورة شبه موصلة (تُستخدم غالبًا السيليكونأو الجرمانيوم) ، مقسمة إلى ثلاث مناطق ذات توصيلات كهربائية مختلفة. تتم تسمية المناطق وفقا لذلك جامع, قاعدةو باعث. يظهر جهاز الترانزستور وتمثيله التخطيطي في الشكل أدناه

ترانزستورات توصيل أمامية وعكسية منفصلة. تسمى الترانزستورات P-n-p بترانزستورات التوصيل الأمامي، وتسمى الترانزستورات n-p-n بترانزستورات التوصيل العكسي.

الآن دعونا نتحدث عن وضعي تشغيل الترانزستورات. يشبه تشغيل الترانزستور نفسه تشغيل صنبور الماء أو الصمام. فقط بدلا من الماء يوجد تيار كهربائي. هناك حالتان محتملتان للترانزستور - التشغيل (الترانزستور مفتوح) وحالة السكون (الترانزستور مغلق).

ماذا يعني ذلك؟ عند إيقاف تشغيل الترانزستور، لا يمر تيار عبره. في الحالة المفتوحة، عندما يتم تطبيق تيار تحكم صغير على القاعدة، يفتح الترانزستور ويبدأ تيار كبير بالتدفق عبر مجمع الباعث.

العمليات الفيزيائية في الترانزستور

والآن المزيد عن سبب حدوث كل شيء بهذه الطريقة، أي سبب فتح الترانزستور وإغلاقه. لنأخذ الترانزستور ثنائي القطب. فليكن ن-ن-نالترانزستور.

إذا قمت بتوصيل مصدر طاقة بين المجمع والباعث، ستبدأ الإلكترونات من المجمع في الانجذاب إلى الموجب، ولكن لن يكون هناك تيار بين المجمع والباعث. يتم إعاقة ذلك بواسطة الطبقة الأساسية وطبقة الباعث نفسها.

إذا قمت بتوصيل مصدر إضافي بين القاعدة والباعث، فإن الإلكترونات من المنطقة n للباعث ستبدأ في اختراق منطقة القاعدة. ونتيجة لذلك، سيتم إثراء منطقة القاعدة بالإلكترونات الحرة، وبعضها سوف يتحد مع الثقوب، وبعضها سوف يتدفق إلى زائد القاعدة، وبعضها (معظمها) سوف يذهب إلى المجمع.

وبالتالي، فإن الترانزستور مفتوح، ويتدفق فيه تيار جامع الباعث. إذا تم زيادة الجهد الأساسي، فإن تيار المجمع والباعث سيزداد أيضًا. علاوة على ذلك، مع تغيير طفيف في جهد التحكم، هناك زيادة كبيرة في التيار من خلال باعث المجمع. وعلى هذا التأثير يعتمد عمل الترانزستورات في مكبرات الصوت.

وهذا باختصار هو جوهر كيفية عمل الترانزستورات. تحتاج إلى حساب مضخم الطاقة باستخدام الترانزستورات ثنائية القطب بين عشية وضحاها أو تنفيذها العمل المختبريلدراسة عمل الترانزستور؟ هذه ليست مشكلة حتى بالنسبة للمبتدئين إذا كنت تستخدم مساعدة متخصصي خدمة الطلاب لدينا.

لا تتردد في طلب المساعدة المهنية في أمور مهمة مثل الدراسة! والآن بعد أن أصبحت لديك فكرة عن الترانزستورات، نقترح عليك الاسترخاء ومشاهدة فيديو كورن "الترانزستور الملتوي"! على سبيل المثال، قررت الاتصال بطالب المراسلة.

الترانزستور هو جهاز شبه موصل يمكنه تضخيم الإشارات الكهربائية وتحويلها وتوليدها. تم اختراع أول ترانزستور ثنائي القطب وظيفي في عام 1947. وكانت المادة اللازمة لتصنيعها الجرمانيوم. وبالفعل في عام 1956، ولد ترانزستور السيليكون.

يستخدم الترانزستور ثنائي القطب نوعين من حاملات الشحنة - الإلكترونات والثقوب، ولهذا السبب تسمى هذه الترانزستورات ثنائية القطب. بالإضافة إلى الترانزستورات ثنائية القطب، هناك ترانزستورات أحادية القطب (ذات تأثير ميداني)، والتي تستخدم نوعًا واحدًا فقط من الناقلات - الإلكترونات أو الثقوب. هذه المقالة سوف تناقش.

تحتوي معظم ترانزستورات السيليكون على بنية n-p-n، وهو ما يفسره أيضًا تكنولوجيا التصنيع، على الرغم من وجود ترانزستورات السيليكون أيضًا نوع ب-ن-ب، لكن عددها أقل قليلاً من هياكل n-p-n. تُستخدم هذه الترانزستورات كجزء من أزواج تكميلية (ترانزستورات ذات موصلية مختلفة ولها نفس المعلمات الكهربائية). على سبيل المثال، KT315 وKT361، KT815 وKT814، وفي مراحل إخراج الترانزستور UMZCH KT819 وKT818. غالبًا ما تستخدم مكبرات الصوت المستوردة الزوج التكميلي القوي 2SA1943 و2SC5200.

غالبًا ما تسمى الترانزستورات ذات البنية p-n-p بترانزستورات التوصيل المباشر، والهياكل عكس n-p-n. لسبب ما، لا يظهر هذا الاسم أبدا في الأدبيات، ولكن بين مهندسي الراديو وهواة الراديو يتم استخدامه في كل مكان، ويفهم الجميع على الفور ما نتحدث عنه. يوضح الشكل 1 التصميم التخطيطي للترانزستورات ورموزها الرسومية.

الشكل 1.

بالإضافة إلى الاختلافات في نوع الموصلية والمواد، يتم تصنيف الترانزستورات ثنائية القطب حسب الطاقة وتردد التشغيل. إذا كان تبديد الطاقة على الترانزستور لا يتجاوز 0.3 واط، يعتبر هذا الترانزستور منخفض الطاقة. بقوة 0.3...3 واط يسمى الترانزستور ترانزستور متوسط ​​​​القوة ، وبقوة تزيد عن 3 واط تعتبر الطاقة عالية. الترانزستورات الحديثة قادرة على تبديد طاقة تصل إلى عشرات وحتى مئات الواط.

لا تعمل الترانزستورات على تضخيم الإشارات الكهربائية بشكل جيد: مع زيادة التردد، يتناقص كسب سلسلة الترانزستور، وعند تردد معين يتوقف تمامًا. لذلك، للعمل على نطاق ترددي واسع، يتم إنتاج الترانزستورات بخصائص تردد مختلفة.

بناءً على تردد التشغيل، تنقسم الترانزستورات إلى تردد منخفض - تردد تشغيل لا يتجاوز 3 ميجاهرتز، تردد متوسط ​​- 3...30 ميجاهرتز، تردد عالي - أكثر من 30 ميجاهرتز. إذا تجاوز تردد التشغيل 300 ميجاهرتز، فهذه ترانزستورات عالية التردد بالفعل.

بشكل عام، تحتوي الكتب المرجعية السميكة الجادة على أكثر من 100 معلمة ترانزستور مختلفة، مما يشير أيضًا إلى عدد كبير من النماذج. وعدد الترانزستورات الحديثة لم يعد من الممكن وضعها بالكامل في أي كتاب مرجعي. و نطاق النموذجيتزايد باستمرار، مما يسمح لنا بحل جميع المشكلات التي حددها المطورون تقريبًا.

هناك العديد من دوائر الترانزستور (فقط تذكر عدد المعدات المنزلية) لتضخيم الإشارات الكهربائية وتحويلها، ولكن على الرغم من كل التنوع، تتكون هذه الدوائر من شلالات منفصلة، ​​أساسها الترانزستورات. لتحقيق تضخيم الإشارة المطلوب، من الضروري استخدام عدة مراحل تضخيم متصلة على التوالي. لفهم كيفية عمل مراحل مكبر الصوت، عليك أن تصبح أكثر دراية بدوائر تبديل الترانزستور.

الترانزستور نفسه لا يستطيع تضخيم أي شيء. تكمن خصائص تضخيمها في حقيقة أن التغييرات الصغيرة في إشارة الدخل (التيار أو الجهد) تؤدي إلى تغيرات كبيرة في الجهد أو التيار عند خرج المرحلة بسبب استهلاك الطاقة من مصدر خارجي. تُستخدم هذه الخاصية على نطاق واسع في الدوائر التناظرية - مكبرات الصوت والتلفزيون والراديو والاتصالات وما إلى ذلك.

لتبسيط العرض التقديمي، سيتم هنا النظر في الدوائر المعتمدة على ترانزستورات n-p-n. كل ما سيقال عن هذه الترانزستورات ينطبق بالتساوي على ترانزستورات pnp. يكفي فقط تغيير قطبية مصادر الطاقة، والحصول على دائرة عمل، إن وجدت.

في المجموع، يتم استخدام ثلاث دوائر من هذا القبيل: دائرة ذات باعث مشترك (CE)، دائرة ذات مجمع مشترك (OC) ودائرة ذات قاعدة مشتركة (CB). وتظهر كل هذه المخططات في الشكل 2.

الشكل 2.

ولكن قبل الانتقال إلى النظر في هذه الدوائر، يجب عليك التعرف على كيفية عمل الترانزستور في وضع التبديل. يجب أن تسهل هذه المقدمة الفهم في وضع التعزيز. بمعنى ما، يمكن اعتبار الدائرة الرئيسية كنوع من الدوائر مع OE.

تشغيل الترانزستور في وضع التبديل

قبل دراسة تشغيل الترانزستور في وضع تضخيم الإشارة، تجدر الإشارة إلى أن الترانزستورات تستخدم غالبًا في وضع التبديل.

لقد تم النظر في طريقة تشغيل الترانزستور هذه لفترة طويلة. نشر عدد أغسطس 1959 من مجلة الراديو مقالاً بقلم ج. لافروف بعنوان "الصمام الثلاثي لأشباه الموصلات في وضع التبديل". اقترح مؤلف المقال تغيير مدة النبضات في ملف التحكم (OC). الآن تسمى طريقة التحكم هذه PWM ويتم استخدامها كثيرًا. يظهر الرسم التخطيطي من إحدى المجلات في ذلك الوقت في الشكل 3.

الشكل 3.

لكن الوضع الرئيسي لا يستخدم فقط في أنظمة PWM. في كثير من الأحيان يقوم الترانزستور ببساطة بتشغيل وإيقاف شيء ما.

في هذه الحالة، يمكن استخدام المرحل كحمل: إذا تم إعطاء إشارة دخل، فسيتم تشغيل المرحل، وإذا لم يكن الأمر كذلك، فسيتم إيقاف تشغيل إشارة الترحيل. بدلا من المرحلات، غالبا ما تستخدم المصابيح الكهربائية في الوضع الرئيسي. يتم ذلك عادةً للإشارة إلى أن الضوء إما مضاء أو مطفأ. يظهر الشكل 4 الرسم التخطيطي لهذه المرحلة الرئيسية. تُستخدم المراحل الرئيسية أيضًا للعمل مع مصابيح LED أو أدوات التوصيل الضوئية.

الشكل 4.

في الشكل، يتم التحكم في الشلال عن طريق جهة اتصال عادية، على الرغم من أنه قد يكون هناك شريحة رقمية أو بدلاً من ذلك. لمبة إضاءة للسيارة، تستخدم لإضاءة لوحة القيادة في سيارات Zhiguli. يجب الانتباه إلى حقيقة أن جهد التحكم هو 5 فولت، وأن جهد المجمع المحول هو 12 فولت.

لا يوجد شيء غريب في هذا، حيث أن الفولتية لا تلعب أي دور في هذه الدائرة، فقط التيارات هي التي تهم. لذلك، يمكن أن يكون جهد المصباح الكهربائي 220 فولت على الأقل، إذا كان الترانزستور مصممًا للعمل عند مثل هذه الفولتية. يجب أن يتطابق جهد مصدر المجمع أيضًا مع جهد تشغيل الحمل. باستخدام هذه الشلالات، يتم توصيل الحمل بالرقائق الرقمية أو وحدات التحكم الدقيقة.

في هذه الدائرة، يتحكم التيار الأساسي في تيار المجمع، والذي، بسبب طاقة مصدر الطاقة، أكبر بعشرات أو حتى مئات المرات (اعتمادًا على حمل المجمع) من التيار الأساسي. فمن السهل أن نرى أن التضخيم الحالي يحدث. عندما يعمل الترانزستور في وضع التبديل، عادةً ما يتم استخدام القيمة التي تسمى في الكتب المرجعية "الكسب الحالي في الوضع" لحساب التتالي. إشارة كبيرة"، - في الكتب المرجعية يُشار إليه بالحرف β. هذه هي نسبة تيار المجمع، التي يحددها الحمل، إلى الحد الأدنى الممكن للتيار الأساسي. في النموذج صيغة رياضيةيبدو مثل هذا: β = Ik/Ib.

بالنسبة لمعظم الترانزستورات الحديثة، يكون المعامل β كبيرًا جدًا، كقاعدة عامة، من 50 وما فوق، لذلك عند حساب المرحلة الرئيسية، يمكن اعتباره مساوٍ لـ 10 فقط. حتى لو تبين أن التيار الأساسي أكبر من التيار المحسوب ، فلن يفتح الترانزستور بقوة بسبب هذا الوضع الرئيسي.

لإضاءة المصباح الكهربائي الموضح في الشكل 3، Ib = Ik/β = 100mA/10 = 10mA، هذا هو الحد الأدنى. مع جهد تحكم قدره 5V عبر المقاومة الأساسية Rb، مطروحًا منه انخفاض الجهد في القسم B-E، سيبقى هناك 5V - 0.6V = 4.4V. مقاومة المقاومة الأساسية ستكون: 4.4V / 10mA = 440 أوم. يتم اختيار المقاوم بمقاومة 430 أوم من النطاق القياسي. الجهد 0.6 فولت هو الجهد عند تقاطع B-E، ويجب ألا تنساه عند الحساب!

للتأكد من أن قاعدة الترانزستور لا تظل "معلقة في الهواء" عند فتح جهة اتصال التحكم، عادةً ما يتم تحويل الوصلة B-E بواسطة المقاوم Rbe، الذي يغلق الترانزستور بشكل موثوق. لا ينبغي نسيان هذا المقاوم، على الرغم من عدم وجوده في بعض الدوائر لسبب ما، مما قد يؤدي إلى تشغيل خاطئ للسلسلة بسبب التداخل. في الواقع، كان الجميع يعرفون عن هذا المقاوم، ولكن لسبب ما نسوا، وداسوا مرة أخرى على "أشعل النار".

يجب أن تكون قيمة هذا المقاوم بحيث أنه عند فتح جهة الاتصال، لن يكون الجهد عند القاعدة أقل من 0.6 فولت، وإلا فلن يمكن التحكم في الشلال، كما لو كان القسم ب-همجرد دائرة كهربائية قصيرة. من الناحية العملية، يتم تثبيت المقاوم Rbe بقيمة اسمية أكبر بعشر مرات تقريبًا من Rb. ولكن حتى لو كان تصنيف Rb هو 10K، فإن الدائرة ستعمل بشكل موثوق تمامًا: ستكون إمكانات القاعدة والباعث متساوية، مما سيؤدي إلى إغلاق الترانزستور.

مثل سلسلة المفاتيح هذه، إذا كانت تعمل بشكل صحيح، يمكنها تشغيل المصباح الكهربائي بأقصى شدة، أو إيقاف تشغيله تمامًا. في هذه الحالة، يمكن أن يكون الترانزستور مفتوحًا تمامًا (حالة التشبع) أو مغلقًا تمامًا (حالة القطع). على الفور، يشير الاستنتاج إلى أنه بين هذه الحالات "الحدودية" يوجد شيء من هذا القبيل عندما يضيء المصباح الكهربائي بأقصى شدة. في هذه الحالة هل الترانزستور نصف مفتوح أم نصف مغلق؟ إنها مثل مشكلة ملء الكوب: المتفائل يرى نصف الكوب ممتلئًا، بينما المتشائم يراه نصفًا فارغًا. يسمى وضع تشغيل الترانزستور هذا بالتضخيم أو الخطي.

تشغيل الترانزستور في وضع تضخيم الإشارة

تتكون جميع المعدات الإلكترونية الحديثة تقريبًا من دوائر دقيقة يتم فيها "إخفاء" الترانزستورات. ويكفي ببساطة تحديد وضع مضخم التشغيل للحصول على الكسب أو عرض النطاق الترددي المطلوب. ولكن على الرغم من ذلك، غالبا ما يتم استخدام الشلالات المستندة إلى الترانزستورات المنفصلة ("المتناثرة")، وبالتالي فإن فهم تشغيل مرحلة مكبر الصوت ضروري ببساطة.

الاتصال الأكثر شيوعًا للترانزستور مقارنةً بـ OK وOB هو دائرة الباعث المشترك (CE). سبب هذا الانتشار هو، أولا وقبل كل شيء، الجهد العالي والكسب الحالي. يتم تحقيق أعلى ربح لسلسلة OE عندما ينخفض ​​نصف جهد مصدر الطاقة Epit/2 عند حمل المجمع. وبناء على ذلك يقع النصف الثاني في قسم K-E من الترانزستور. يتم تحقيق ذلك من خلال إعداد السلسلة، والتي سيتم مناقشتها أدناه. يسمى وضع التضخيم هذا بالفئة أ.

عندما يتم تشغيل الترانزستور OE، تكون إشارة الخرج عند المجمع خارج الطور مع الإدخال. من بين العيوب، يمكن ملاحظة أن مقاومة دخل OE صغيرة (لا تزيد عن بضع مئات من الأوم)، ومقاومة الخرج في حدود عشرات الكيلو أوم.

إذا كان الترانزستور في وضع التبديل يتميز بكسب تيار في وضع الإشارة الكبيرة β، فإنه في وضع التضخيم يتم استخدام "الكسب الحالي في وضع الإشارة الصغيرة"، المعين h21e في الكتب المرجعية. يأتي هذا التصنيف من تمثيل الترانزستور كشبكة ذات أربع أطراف. يشير الحرف "e" إلى أن القياسات تم إجراؤها عند تشغيل الترانزستور ذي الباعث المشترك.

المعامل h21e، كقاعدة عامة، أكبر قليلاً من β، على الرغم من أنه يمكن استخدامه أيضًا في الحسابات كتقريب أولي. ومع ذلك، فإن انتشار المعلمات β وh21e كبير جدًا حتى بالنسبة لنوع واحد من الترانزستورات، بحيث تكون الحسابات تقريبية فقط. بعد هذه الحسابات، كقاعدة عامة، مطلوب تكوين الدائرة.

يعتمد كسب الترانزستور على سمك القاعدة، لذلك لا يمكن تغييره. ومن هنا الانتشار الكبير في كسب الترانزستورات المأخوذة حتى من نفس الصندوق (اقرأ دفعة واحدة). بالنسبة للترانزستورات منخفضة الطاقة، يتراوح هذا المعامل من 100...1000، وللترانزستورات عالية الطاقة 5...200. كلما كانت القاعدة أرق، كلما ارتفع المعامل.

تظهر أبسط دائرة لتشغيل ترانزستور OE في الشكل 5. وهذه مجرد قطعة صغيرة من الشكل 2، كما هو موضح في الجزء الثاني من المقالة. يُسمى هذا النوع من الدوائر بدائرة تيار القاعدة الثابتة.

الشكل 5.

المخطط بسيط للغاية. يتم تغذية إشارة الدخل إلى قاعدة الترانزستور من خلال مكثف الاقتران C1، وبعد تضخيمها، تتم إزالتها من مجمع الترانزستور من خلال المكثف C2. الغرض من المكثفات هو حماية دوائر الإدخال من المكون الثابت لإشارة الدخل (فقط تذكر الكربون أو ميكروفون الإلكتريت) وتوفير النطاق الترددي المتتالي اللازم.

المقاوم R2 هو حمل المجمع للشلال، ويوفر R1 انحيازًا ثابتًا للقاعدة. باستخدام هذا المقاوم، يحاولون التأكد من أن الجهد الكهربي عند المجمع هو Epit/2. تسمى هذه الحالة بنقطة تشغيل الترانزستور، وفي هذه الحالة يكون كسب الشلال هو الحد الأقصى.

يمكن تحديد مقاومة المقاوم R1 تقريبًا بالصيغة البسيطة R1 ≈ R2 * h21e / 1.5...1.8. يتم ضبط المعامل 1.5...1.8 اعتمادًا على جهد الإمداد: عند الجهد المنخفض (لا يزيد عن 9 فولت) لا تزيد قيمة المعامل عن 1.5، وتبدأ من 50 فولت وتقترب من 1.8...2.0. ولكن، في الواقع، الصيغة تقريبية جدًا لدرجة أنه يجب في أغلب الأحيان تحديد المقاوم R1، وإلا فلن يتم الحصول على القيمة المطلوبة لـ Epit/2 عند المجمع.

يتم تحديد المقاوم المجمع R2 كشرط للمشكلة، حيث أن تيار المجمع وكسب الشلال ككل يعتمدان على قيمته: كلما زادت مقاومة المقاوم R2، زاد الكسب. ولكن عليك أن تكون حذراً مع هذه المقاومة، حيث يجب أن يكون تيار المجمع أقل من الحد الأقصى المسموح به من هذا النوعالترانزستور.

الدائرة بسيطة للغاية، لكن هذه البساطة تعطيها أيضًا خصائص سلبية، وعليك أن تدفع ثمن هذه البساطة. أولاً، يعتمد كسب الشلال على المثيل المحدد للترانزستور: إذا قمت باستبدال الترانزستور أثناء الإصلاح، فحدد الانحياز مرة أخرى، وقم بإحضاره إلى نقطة التشغيل.

ثانيا، يعتمد ذلك على درجة الحرارة المحيطة - مع زيادة درجة الحرارة، يزيد تيار المجمع العكسي إيكو، مما يؤدي إلى زيادة تيار المجمع. وأين يوجد إذن نصف جهد الإمداد عند المجمع Epit/2، نفس نقطة التشغيل؟ نتيجة لذلك، يتم تسخين الترانزستور أكثر، وبعد ذلك يفشل. للتخلص من هذا الإدمان، أو حسب على الأقللتقليله إلى الحد الأدنى، يتم إدخال عناصر ردود فعل سلبية إضافية - OOS - في سلسلة الترانزستور.

يوضح الشكل 6 دائرة ذات جهد متحيز ثابت.

الشكل 6.

يبدو أن مقسم الجهد Rb-k، Rb-e سيوفر التحيز الأولي المطلوب للشلال، ولكن في الواقع، مثل هذا الشلال لديه كل عيوب الدائرة ذات التيار الثابت. وبالتالي، فإن الدائرة الموضحة هي مجرد اختلاف في دائرة التيار الثابت الموضحة في الشكل 5.

دوائر استقرت درجة الحرارة

يكون الوضع أفضل إلى حد ما عند استخدام الدوائر الموضحة في الشكل 7.

الشكل 7.

في دائرة استقرار المجمع، لا يتم توصيل المقاوم المتحيز R1 بمصدر الطاقة، ولكن بمجمع الترانزستور. في هذه الحالة، إذا زاد التيار العكسي مع زيادة درجة الحرارة، ينفتح الترانزستور بقوة أكبر، وينخفض ​​الجهد الموجود على المجمع. يؤدي هذا التخفيض إلى انخفاض في جهد التحيز الذي يتم توفيره للقاعدة من خلال R1. يبدأ الترانزستور في الإغلاق، وينخفض ​​تيار المجمع إلى قيمة مقبولة، ويتم استعادة موضع نقطة التشغيل.

ومن الواضح تماما أن مثل هذا الإجراء لتحقيق الاستقرار يؤدي إلى بعض الانخفاض في مكاسب الشلال، ولكن هذا لا يهم. عادة ما تتم إضافة الكسب المفقود عن طريق زيادة عدد مراحل التضخيم. لكن هذه الحماية البيئية تسمح لك بتوسيع نطاق درجات حرارة تشغيل الشلال بشكل كبير.

يعد تصميم الدائرة المتتالية مع تثبيت الباعث أكثر تعقيدًا إلى حد ما. تظل خصائص التضخيم لهذه الشلالات دون تغيير على مدى درجة حرارة أوسع من تلك الخاصة بدائرة مثبتة بالمجمع. وهناك ميزة أخرى لا يمكن إنكارها وهي أنه عند استبدال الترانزستور، لا يتعين عليك إعادة تحديد أوضاع التشغيل للسلسلة.

كما أن مقاوم الباعث R4، الذي يوفر استقرار درجة الحرارة، يقلل أيضًا من كسب التتالي. هذا بالنسبة للعاصمة. من أجل القضاء على تأثير المقاوم R4 على تضخيم التيار المتردد، يتم تحويل المقاوم R4 بواسطة مكثف Ce، والذي يمثل مقاومة ضئيلة للتيار المتردد. يتم تحديد قيمته من خلال نطاق تردد مكبر الصوت. إذا كانت هذه الترددات تقع في نطاق الصوت، فيمكن أن تكون سعة المكثف من وحدات إلى عشرات وحتى مئات الميكروفاراد. بالنسبة للترددات الراديوية، يكون هذا بالفعل جزءًا من مائة أو جزء من الألف، ولكن في بعض الحالات تعمل الدائرة بشكل جيد بدون هذا المكثف.

من أجل فهم أفضل لكيفية عمل تثبيت الباعث، نحتاج إلى النظر في دائرة اتصال الترانزستور مع المجمع المشترك.

يظهر الشكل 8 دائرة ذات مجمع مشترك (OC). هذه الدائرة هي جزء من الشكل 2، من الجزء الثاني من المقالة، والذي يوضح الدوائر الثلاث لتوصيل الترانزستورات.

الشكل 8.

حمل الشلال هو مقاوم الباعث R2، ويتم توفير إشارة الدخل من خلال المكثف C1، وتتم إزالة إشارة الخرج من خلال المكثف C2. هنا يمكنك أن تسأل لماذا يسمى هذا المخطط موافق؟ بعد كل شيء، إذا كنت تتذكر دائرة OE، فيمكنك أن ترى بوضوح أن الباعث متصل بالسلك المشترك للدائرة، بالنسبة إلى إشارة الإدخال التي يتم توفيرها وإزالة إشارة الإخراج.

في الدائرة OK، يتم توصيل المجمع ببساطة بمصدر الطاقة، وللوهلة الأولى يبدو أنه لا علاقة له بإشارات الإدخال والإخراج. ولكن في الواقع، فإن مصدر EMF (البطارية) لديه مقاومة داخلية صغيرة جدًا؛ بالنسبة للإشارة، فهي نقطة واحدة تقريبًا، نفس جهة الاتصال.

يمكن فحص تشغيل الدائرة OK بمزيد من التفصيل في الشكل 9.

الشكل 9.

ومن المعروف أن الجهد بالنسبة لترانزستورات السيليكون الانتقال ب-هيقع في نطاق 0.5...0.7 فولت، لذا يمكنك أن تأخذه في المتوسط ​​0.6 فولت، إذا لم تقم بإجراء حسابات بدقة أعشار النسبة المئوية. ولذلك، كما هو مبين في الشكل 9، الجهد الناتجستكون دائمًا أقل من قيمة الإدخال بقيمة Ub-e، أي بنفس 0.6V. على عكس دائرة OE، فإن هذه الدائرة لا تعكس إشارة الدخل، بل تكررها ببساطة، بل وتقللها بمقدار 0.6 فولت. وتسمى هذه الدائرة أيضًا تابع باعث. لماذا هناك حاجة لمثل هذا المخطط وما هي فائدته؟

تعمل دائرة OK على تضخيم الإشارة الحالية بمقدار h21e مرة، مما يشير إلى أن مقاومة الدخل للدائرة أكبر بمقدار h21e مرة من المقاومة في دائرة الباعث. بمعنى آخر، يمكنك، دون خوف من حرق الترانزستور، توفير الجهد الكهربائي مباشرة إلى القاعدة (بدون مقاوم محدد). ما عليك سوى أخذ الدبوس الأساسي وتوصيله بحافلة الطاقة +U.

تسمح لك معاوقة الإدخال العالية بتوصيل مصدر إدخال ذي مقاومة عالية (مقاومة)، مثل الالتقاط الكهرضغطي. إذا كان هذا الالتقاط متصلاً بسلسلة وفقًا لدائرة OE، فإن مقاومة الإدخال المنخفضة لهذه المرحلة ستقوم ببساطة "بزرع" إشارة الالتقاط - "لن يتم تشغيل الراديو".

السمة المميزة لدائرة OK هي أن تيار المجمع Ik الخاص بها يعتمد فقط على مقاومة الحمل وجهد مصدر إشارة الدخل. في هذه الحالة، لا تلعب معلمات الترانزستور أي دور هنا على الإطلاق. ويقال إن مثل هذه الدوائر مغطاة بتغذية راجعة للجهد بنسبة 100%.

كما هو مبين في الشكل 9، التيار في حمل الباعث (المعروف أيضًا باسم تيار الباعث) Iн = Iк + Ib. مع الأخذ في الاعتبار أن تيار القاعدة Ib لا يكاد يذكر مقارنة بتيار المجمع Ik، يمكننا أن نفترض أن تيار الحمل يساوي تيار المجمع Il = Ik. التيار في الحمل سيكون (Uin - Ube)/Rn. في هذه الحالة، سنفترض أن Ube معروف ويساوي دائمًا 0.6V.

ويترتب على ذلك أن تيار المجمع Ik = (Uin - Ube)/Rn يعتمد فقط على جهد الدخل ومقاومة الحمل. يمكن تغيير مقاومة الحمل ضمن حدود واسعة، ولكن ليس من الضروري أن تكون متحمسًا بشكل خاص. بعد كل شيء، إذا وضعت مسمارا بدلا من Rn - مائة متر مربع، فلن يتحمله أي ترانزستور!

تسهل دائرة OK قياس معامل نقل التيار الثابت h21e. كيفية القيام بذلك موضحة في الشكل 10.

الشكل 10.

أولاً، يجب قياس تيار الحمل كما هو موضح في الشكل 10أ. وفي هذه الحالة، لا يلزم توصيل قاعدة الترانزستور في أي مكان، كما هو موضح في الشكل. بعد ذلك، يتم قياس التيار الأساسي وفقًا للشكل 10ب. وفي كلتا الحالتين، يجب إجراء القياسات بنفس الكميات: إما بالأمبير أو المللي أمبير. يجب أن يظل جهد مصدر الطاقة والحمل كما هو لكلا القياسين. لمعرفة معامل نقل التيار الثابت، يكفي تقسيم تيار الحمل على تيار القاعدة: h21e ≈ In/Ib.

تجدر الإشارة إلى أنه مع زيادة الحمل، ينخفض ​​\u200b\u200bالتيار h21e قليلاً، ومع زيادة جهد الإمداد، يزداد. غالبًا ما يتم بناء أتباع الباعث في دائرة دفع وسحب باستخدام أزواج تكميلية من الترانزستورات، مما يزيد من طاقة خرج الجهاز. يظهر مثل هذا التابع للباعث في الشكل 11.

الشكل 11.

الشكل 12.

تشغيل الترانزستورات وفقًا لدائرة ذات قاعدة OB مشتركة

توفر هذه الدائرة كسبًا للجهد فقط، ولكنها تتمتع بخصائص تردد أفضل مقارنة بدائرة OE: يمكن أن تعمل نفس الترانزستورات بترددات أعلى. التطبيق الرئيسي لدائرة OB هو مضخمات الهوائي لنطاقات UHF. تظهر دائرة مضخم الهوائي في الشكل 12.

لقد تم تقديم التوضيحات اللازمة، فلندخل في صلب الموضوع.

الترانزستورات. التعريف والتاريخ

الترانزستور- جهاز إلكتروني من أشباه الموصلات يتم فيه التحكم في التيار في دائرة مكونة من قطبين بواسطة قطب كهربائي ثالث. (الترانزستورات.ru)

كانت الترانزستورات ذات التأثير الميداني أول من تم اختراعه (1928)، وظهرت الترانزستورات ثنائية القطب في عام 1947 في مختبرات بيل. وكانت بلا مبالغة ثورة في مجال الإلكترونيات.

بسرعة كبيرة، حلت الترانزستورات محل الأنابيب المفرغة في مختلف المجالات الأجهزة الإلكترونية. وفي هذا الصدد، زادت موثوقية هذه الأجهزة وانخفض حجمها بشكل ملحوظ. وحتى يومنا هذا، بغض النظر عن مدى "تعقيد" الدائرة الدقيقة، فإنها لا تزال تحتوي على العديد من الترانزستورات (وكذلك الثنائيات والمكثفات والمقاومات وما إلى ذلك). فقط صغيرة جدا.

بالمناسبة، كانت "الترانزستورات" في البداية عبارة عن مقاومات يمكن تغيير مقاومتها باستخدام مقدار الجهد المطبق. إذا تجاهلنا فيزياء العمليات، فيمكن أيضًا تمثيل الترانزستور الحديث كمقاومة تعتمد على الإشارة المقدمة إليه.

ما هو الفرق بين التأثير الميداني والترانزستورات ثنائية القطب؟ الجواب يكمن في أسمائهم ذاتها. في الترانزستور ثنائي القطب، يتضمن نقل الشحنة والإلكترونات, والثقوب ("الظهور" - مرتين). وفي الميدان (المعروف أيضًا باسم أحادي القطب) - أوالإلكترونات, أوالثقوب.

كما تختلف هذه الأنواع من الترانزستورات في مجالات التطبيق. يتم استخدام القطبين بشكل رئيسي في التكنولوجيا التناظرية، والميدان - في التكنولوجيا الرقمية.

وأخيرا: المجال الرئيسي لتطبيق أي الترانزستورات- يكسب إشارة ضعيفةبسبب مصدر إضافيتَغذِيَة.

الترانزستور ثنائي القطب. مبدأ التشغيل. الميزات الرئيسية

يتكون الترانزستور ثنائي القطب من ثلاث مناطق: الباعث، والقاعدة، والمجمع، ويتم تزويد كل منها بالجهد. اعتمادا على نوع الموصلية لهذه المناطق، يتم تمييز الترانزستورات n-p-n و p-n-p. عادةً ما تكون منطقة المجمع أوسع من منطقة الباعث. القاعدة مصنوعة من مادة شبه موصلة مطلية بشكل خفيف (ولهذا السبب تتمتع بمقاومة عالية) وهي رقيقة جدًا. نظرًا لأن منطقة الاتصال بقاعدة الباعث أصغر بكثير من منطقة الاتصال بمجمع القاعدة، فمن المستحيل تبديل الباعث والمجمع عن طريق تغيير قطبية الاتصال. وبالتالي، فإن الترانزستور هو جهاز غير متماثل.

قبل النظر في فيزياء كيفية عمل الترانزستور، دعونا نحدد المشكلة العامة.


وهي كالتالي: يتدفق تيار قوي بين الباعث والمجمع ( تيار المجمع) ، وبين الباعث والقاعدة يوجد تيار تحكم ضعيف ( التيار الأساسي). سوف يتغير تيار المجمع اعتمادًا على التغير في تيار القاعدة. لماذا؟
دعونا ننظر في تقاطعات p-n للترانزستور. هناك نوعان منهم: قاعدة الباعث (EB) ومجمع القاعدة (BC). في الوضع النشط لتشغيل الترانزستور، الأول منهما متصل بالتحيز الأمامي، والثاني بالتحيز العكسي. ماذا يحدث في هذه الحالة؟ تقاطع p-n X؟ لمزيد من اليقين، سوف ننظر في الترانزستور n-p-n. بالنسبة إلى p-n-p، كل شيء متشابه، فقط كلمة "إلكترونات" هي التي يجب استبدالها بكلمة "ثقوب".

نظرًا لأن الوصلة EB مفتوحة، فإن الإلكترونات "تعبر" بسهولة إلى القاعدة. هناك يتحدون جزئيًا مع الثقوب، ولكن يامعظمهم، بسبب سماكة القاعدة الصغيرة ومنشطاتها المنخفضة، تمكنوا من الوصول إلى انتقال المجمع الأساسي. والتي، كما نتذكر، متحيزة عكسيا. وبما أن الإلكترونات الموجودة في القاعدة هي حاملات شحنة أقلية، فإن المجال الكهربائي للانتقال يساعدها على التغلب عليها. وبالتالي، فإن تيار المجمع أقل بقليل من تيار الباعث. الآن انتبه إلى يديك. إذا قمت بزيادة التيار الأساسي، فإن الوصلة EB سوف تنفتح أكثر، ويمكن أن تنزلق المزيد من الإلكترونات بين الباعث والمجمع. وبما أن تيار المجمع أكبر في البداية من تيار القاعدة، فإن هذا التغيير سيكون ملحوظًا جدًا. هكذا، سيتم تضخيم الإشارة الضعيفة المستلمة عند القاعدة. مرة أخرى، التغيير الكبير في تيار المجمع هو انعكاس متناسب لتغير بسيط في تيار القاعدة.

أتذكر أنه تم شرح مبدأ تشغيل الترانزستور ثنائي القطب لزملائي باستخدام مثال صنبور الماء. الماء الموجود فيه هو تيار المجمع، وتيار التحكم الأساسي هو مقدار دوران المقبض. قوة صغيرة (إجراء تحكم) كافية لزيادة تدفق الماء من الصنبور.

بالإضافة إلى العمليات التي تم النظر فيها، يمكن أن يحدث عدد من الظواهر الأخرى عند تقاطعات p-n للترانزستور. على سبيل المثال، مع زيادة قوية في الجهد عند تقاطع مجمع القاعدة، قد يبدأ تكاثر شحنة الانهيار الجليدي بسبب التأين الناتج. وبالاقتران مع تأثير النفق، سيؤدي ذلك أولاً إلى حدوث انهيار كهربائي، ثم (مع زيادة التيار) انهيار حراري. ومع ذلك، يمكن أن يحدث الانهيار الحراري في الترانزستور دون انهيار كهربائي (أي دون زيادة جهد المجمع إلى جهد الانهيار). سيكون تيارًا واحدًا زائدًا عبر المجمع كافيًا لهذا الغرض.

هناك ظاهرة أخرى ترجع إلى حقيقة أنه عندما تتغير الفولتية الموجودة في تقاطعات المجمع والباعث، يتغير سمكها. وإذا كانت القاعدة رقيقة جدا، فقد يحدث تأثير إغلاق (ما يسمى "ثقب" القاعدة) - اتصال بين تقاطع المجمع وتقاطع الباعث. في هذه الحالة تختفي منطقة القاعدة ويتوقف الترانزستور عن العمل بشكل طبيعي.

يكون تيار المجمع للترانزستور في الوضع النشط العادي لتشغيل الترانزستور أكبر من التيار الأساسي بعدد معين من المرات. هذا الرقم يسمى المكسب الحاليوهي واحدة من المعالم الرئيسية للترانزستور. تم تعيينه ح21. إذا تم تشغيل الترانزستور دون تحميل على المجمع، فعند جهد باعث المجمع الثابت ستعطي نسبة تيار المجمع إلى التيار الأساسي كسب الحالي ثابت. يمكن أن يكون مساويا لعشرات أو مئات الوحدات، لكن الأمر يستحق النظر في حقيقة أن هذا المعامل في الدوائر الحقيقية أصغر بسبب حقيقة أنه عند تشغيل الحمل، ينخفض ​​\u200b\u200bتيار المجمع بشكل طبيعي.

المعلمة الثانية المهمة هي مقاومة مدخلات الترانزستور. وفقًا لقانون أوم، فهو نسبة الجهد بين القاعدة والباعث إلى تيار التحكم في القاعدة. كلما كان أكبر، كلما انخفض التيار الأساسي وزاد الكسب.

المعلمة الثالثة للترانزستور ثنائي القطب هي كسب الجهد. وهي تساوي نسبة السعة أو القيم الفعالة للجهد المتناوب للخرج (مجمع الباعث) والمدخلات (الباعث الأساسي). وبما أن القيمة الأولى عادة ما تكون كبيرة جدًا (وحدات وعشرات الفولتات)، والثانية صغيرة جدًا (أعشار الفولتات)، فإن هذا المعامل يمكن أن يصل إلى عشرات الآلاف من الوحدات. تجدر الإشارة إلى أن كل إشارة تحكم أساسية لها كسب جهد خاص بها.

الترانزستورات لديها أيضا استجابة التردد ، والذي يميز قدرة الترانزستور على تضخيم الإشارة التي يقترب ترددها من تردد التضخيم المقطوع. والحقيقة هي أنه مع زيادة تردد إشارة الدخل، ينخفض ​​الكسب. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن وقت حدوث العمليات الفيزيائية الرئيسية (وقت حركة الموجات الحاملة من الباعث إلى المجمع، وشحن وتفريغ الوصلات السعوية العازلة) يصبح متناسبًا مع فترة تغير إشارة الدخل . أولئك. ببساطة ليس لدى الترانزستور الوقت للرد على التغييرات في إشارة الإدخال وفي مرحلة ما يتوقف ببساطة عن تضخيمها. التردد الذي يحدث فيه هذا يسمى الحدود.

أيضًا معلمات الترانزستور ثنائي القطب هي:

• عكس باعث المجمع الحالي
• في الوقت المحدد
• عكس تيار المجمع
• الحد الأقصى المسموح به الحالي

شرطي تدوين n-p-nوتختلف ترانزستورات pnp فقط في اتجاه السهم الذي يشير إلى الباعث. يوضح كيفية تدفق التيار في ترانزستور معين.

أوضاع تشغيل الترانزستور ثنائي القطب

يمثل الخيار الذي تمت مناقشته أعلاه الوضع النشط العادي لتشغيل الترانزستور. ومع ذلك، هناك عدة مجموعات أخرى من وصلات p-n المفتوحة/المغلقة، كل منها يمثل وضعًا منفصلاً لتشغيل الترانزستور.

1. الوضع النشط العكسي. هنا يكون انتقال BC مفتوحًا، ولكن على العكس من ذلك، يكون EB مغلقًا. خصائص التضخيم في هذا الوضع، بطبيعة الحال، هي أسوأ من أي وقت مضى، لذلك نادرا ما تستخدم الترانزستورات في هذا الوضع.
2. وضع التشبع. كلا المعبرين مفتوحان. وبناء على ذلك، فإن ناقلات الشحن الرئيسية للمجمع والباعث "تركض" إلى القاعدة، حيث تتحد بنشاط مع ناقلاتها الرئيسية. بسبب الزيادة الناتجة في حاملات الشحنة، تنخفض مقاومة القاعدة وتقاطعات p-n. لذلك، يمكن اعتبار الدائرة التي تحتوي على ترانزستور في وضع التشبع دائرة قصيرة، ويمكن تمثيل عنصر الراديو نفسه كنقطة متساوية الجهد.
3. وضع القطع. كلا التحولات من الترانزستور مغلقة، أي. يتوقف تيار حاملات الشحنة الرئيسية بين الباعث والمجمع. إن تدفقات حاملات الشحنة الأقلية لا تخلق سوى تيارات انتقالية حرارية صغيرة لا يمكن السيطرة عليها. بسبب فقر القاعدة والانتقالات مع حاملات الشحن، تزداد مقاومتها بشكل كبير. لذلك، يُعتقد غالبًا أن الترانزستور الذي يعمل في وضع القطع يمثل دائرة مفتوحة.
4. وضع الحاجزفي هذا الوضع، تكون القاعدة متصلة مباشرة أو من خلال مقاومة منخفضة بالمجمع. يتم تضمين المقاوم أيضًا في دائرة المجمع أو الباعث، والتي تحدد التيار عبر الترانزستور. وهذا يخلق ما يعادل دائرة الصمام الثنائي مع المقاوم على التوالي. يعد هذا الوضع مفيدًا جدًا، لأنه يسمح للدائرة بالعمل على أي تردد تقريبًا، وعلى نطاق واسع من درجات الحرارة، كما أنها تتجاهل معلمات الترانزستورات.

تبديل الدوائر للترانزستورات ثنائية القطب

نظرًا لأن الترانزستور يحتوي على ثلاث جهات اتصال، بشكل عام، يجب توفير الطاقة له من مصدرين، ينتجان معًا أربعة مخرجات. لذلك، يجب تزويد أحد موصلات الترانزستور بجهد بنفس الإشارة من كلا المصدرين. واعتمادًا على نوع الاتصال، هناك ثلاث دوائر لتوصيل الترانزستورات ثنائية القطب: مع باعث مشترك (CE)، ومجمع مشترك (OC) وقاعدة مشتركة (CB). كل واحد منهم لديه مزايا وعيوب. يتم الاختيار بينهما اعتمادًا على المعلمات المهمة بالنسبة لنا والتي يمكن التضحية بها.

دائرة اتصال مع باعث مشترك

توفر هذه الدائرة أكبر مكاسب في الجهد والتيار (وبالتالي في الطاقة - تصل إلى عشرات الآلاف من الوحدات)، وبالتالي فهي الأكثر شيوعًا. هنا يتم تشغيل تقاطع قاعدة الباعث مباشرة، ويتم تشغيل تقاطع مجمع القاعدة بشكل عكسي. وبما أن القاعدة والمجمع مزودان بجهد بنفس العلامة، فيمكن تغذية الدائرة من مصدر واحد. في هذه الدائرة، يتغير طور جهد التيار المتردد الناتج بالنسبة إلى طور جهد التيار المتردد المدخل بمقدار 180 درجة.

ولكن بالإضافة إلى كل الأشياء الجيدة، فإن مخطط OE لديه أيضا عيب كبير. يكمن في حقيقة أن الزيادة في التردد ودرجة الحرارة تؤدي إلى تدهور كبير في خصائص تضخيم الترانزستور. وبالتالي، إذا كان يجب أن يعمل الترانزستور بترددات عالية، فمن الأفضل استخدام دائرة تحويل مختلفة. على سبيل المثال، مع قاعدة مشتركة.

مخطط اتصال مع قاعدة مشتركة

لا توفر هذه الدائرة تضخيمًا كبيرًا للإشارة، ولكنها جيدة عند الترددات العالية، لأنها تتيح الاستخدام الكامل لاستجابة التردد للترانزستور. إذا تم توصيل الترانزستور نفسه أولاً بدائرة ذات باعث مشترك، ثم بقاعدة مشتركة، ففي الحالة الثانية ستكون هناك زيادة كبيرة في تردد قطع التضخيم. نظرًا لأن مقاومة الإدخال منخفضة ومقاومة الخرج ليست عالية جدًا مع مثل هذا الاتصال، يتم استخدام مجموعات الترانزستور المجمعة وفقًا للدائرة مع OB في مكبرات الهوائيحيث لا تتجاوز الممانعة المميزة للكابلات عادة 100 أوم.

في دائرة ذات قاعدة مشتركة، لا ينعكس طور الإشارة، وينخفض ​​مستوى الضوضاء عند الترددات العالية. ولكن، كما ذكرنا سابقًا، فإن مكاسبها الحالية تكون دائمًا أقل بقليل من الوحدة. صحيح أن كسب الجهد هنا هو نفسه كما هو الحال في الدائرة ذات الباعث المشترك. تشمل عيوب الدائرة الأساسية المشتركة أيضًا الحاجة إلى استخدام مصدري طاقة.

مخطط اتصال مع جامع مشترك

تكمن خصوصية هذه الدائرة في أن جهد الإدخال ينتقل بالكامل مرة أخرى إلى الإدخال، أي أن ردود الفعل السلبية قوية جدًا.

اسمحوا لي أن أذكرك أن السلبية تسمى هكذا تعليق، حيث يتم تغذية إشارة الخرج مرة أخرى إلى الإدخال، وبالتالي تقليل مستوى إشارة الإدخال. وبالتالي، يحدث الضبط التلقائي عندما تتغير معلمات إشارة الإدخال عن طريق الخطأ

الكسب الحالي هو نفسه تقريبًا كما هو الحال في دائرة الباعث المشتركة. لكن كسب الجهد صغير (العيب الرئيسي لهذه الدائرة). إنه يقترب من الوحدة، لكنه دائمًا أقل منها. وبالتالي، فإن كسب الطاقة يساوي بضع عشرات من الوحدات فقط.

في دائرة المجمع المشتركة، لا يوجد إزاحة طور بين جهد الدخل والخرج. نظرًا لأن كسب الجهد قريب من الوحدة، فإن جهد الخرج يطابق جهد الدخل في الطور والسعة، أي يكرره. ولهذا السبب تسمى هذه الدائرة بمتابع الباعث. الباعث - لأنه تتم إزالة جهد الخرج من الباعث بالنسبة للسلك المشترك.

يتم استخدام هذا الاتصال لمطابقة مراحل الترانزستور أو عندما يكون لمصدر إشارة الإدخال مقاومة دخل عالية (على سبيل المثال، لاقط كهرضغطية أو ميكروفون مكثف).

كلمتين عن الشلالات

يحدث أنك تحتاج إلى زيادة طاقة الخرج (أي زيادة تيار المجمع). في هذه الحالة، يتم استخدام التوصيل المتوازي للعدد المطلوب من الترانزستورات.

وبطبيعة الحال، ينبغي أن تكون هي نفسها تقريبا في الخصائص. ولكن يجب أن نتذكر أن الحد الأقصى لتيار المجمع الإجمالي يجب ألا يتجاوز 1.6-1.7 من الحد الأقصى لتيار المجمع لأي من الترانزستورات المتتالية.
ومع ذلك (شكرًا للذئب على الملاحظة)، لا ينصح بهذا في حالة الترانزستورات ثنائية القطب. لأن الترانزستورين، حتى من نفس النوع، يختلفان قليلاً عن بعضهما البعض على الأقل. وفقا لذلك، عند توصيلها بالتوازي، سوف تتدفق من خلالها تيارات ذات أحجام مختلفة. ولمعادلة هذه التيارات، يتم تركيب مقاومات متوازنة في دوائر باعث الترانزستورات. يتم حساب قيمة مقاومتهم بحيث يكون انخفاض الجهد عبرهم في نطاق تيار التشغيل 0.7 فولت على الأقل. ومن الواضح أن هذا يؤدي إلى تدهور كبير في كفاءة الدائرة.

قد تكون هناك حاجة أيضًا إلى ترانزستور يتمتع بحساسية جيدة وفي نفس الوقت كسب جيد. في مثل هذه الحالات، يتم استخدام سلسلة من الترانزستور الحساس ولكن منخفض الطاقة (VT1 في الشكل)، والذي يتحكم في مصدر الطاقة لزميل أكثر قوة (VT2 في الشكل).

تطبيقات أخرى للترانزستورات ثنائية القطب

يمكن استخدام الترانزستورات ليس فقط في دوائر تضخيم الإشارة. على سبيل المثال، نظرًا لحقيقة أنها يمكن أن تعمل في وضعي التشبع والقطع، يتم استخدامها كمفاتيح إلكترونية. من الممكن أيضًا استخدام الترانزستورات في دوائر مولد الإشارة. إذا كانت تعمل في الوضع الرئيسي، فسيتم إنشاء إشارة مستطيلة، وإذا كانت في وضع التضخيم، فسيتم إنشاء إشارة ذات شكل تعسفي، اعتمادًا على إجراء التحكم.

وضع العلامات

نظرًا لأن المقالة قد نمت بالفعل إلى حجم كبير بشكل غير لائق، في هذه المرحلة سأقدم ببساطة رابطين جيدين يصفان بالتفصيل أنظمة وضع العلامات الرئيسية أجهزة أشباه الموصلات(بما في ذلك الترانزستورات): http://kazus.ru/guide/transistors/mark_all.html و file.xls (35 كيلو بايت).

تعليقات مفيدة:
http://habrahabr.ru/blogs/easyelectronics/133136/#comment_4419173

العلامات: إضافة العلامات

هذه هي الطريقة التي يعمل بها الصمام الثنائي

هذا شيء ماكر يمرر التيار في اتجاه واحد فقط. يمكن مقارنتها بالحلمة. يتم استخدامه، على سبيل المثال، في المقومات، عندما يتم تحويل التيار المتردد إلى تيار مباشر. أو عندما تحتاج إلى فصل الجهد العكسي عن الجهد الأمامي. انظر إلى دائرة المبرمج (حيث يوجد مثال بمقسم). ترى هناك الثنائيات، لماذا تعتقد؟ انها بسيطة. بالنسبة للمتحكم الدقيق، المستويات المنطقية هي 0 و 5 فولت، وبالنسبة لمنفذ COM، واحد هو -12 فولت، والصفر زائد 12 فولت. لذا فإن الدايود يقطع هذا سالب 12، ليشكل 0 فولت. وبما أن موصلية الصمام الثنائي في الاتجاه الأمامي ليست مثالية (تعتمد بشكل عام على الجهد الأمامي المطبق؛ فكلما كان أعلى، كان الصمام الثنائي يوصل التيار بشكل أفضل)، فإن مقاومته ستنخفض حوالي 0.5-0.7 فولت، والباقي سيكون مقسومة على المقاومات إلى النصف، سيكون حوالي 5.5 فولت، وهو ضمن الحدود الطبيعية لوحدة التحكم.
تسمى أطراف الصمام الثنائي الأنود والكاثود. يتدفق التيار من الأنود إلى الكاثود. من السهل جدًا أن تتذكر مكان كل نتيجة: يوجد على الرمز سهم وعصا على الجانب لإنه مثل رسم خطاب لهنا، انظر - ل|—. ك = الكاثود! ومن ناحية الكاثود يشار إليه بشريط أو نقطة.

هناك نوع آخر مثير للاهتمام من الصمام الثنائي - ديود زينر. لقد استخدمته في إحدى المقالات السابقة. خصوصيته هي أنه في الاتجاه الأمامي يعمل مثل الصمام الثنائي العادي، ولكن في الاتجاه المعاكس ينكسر عند بعض الجهد، على سبيل المثال 3.3 فولت. يشبه الصمام الحدي للغلاية البخارية، الذي يفتح عند تجاوز الضغط ويطلق البخار الزائد. يتم استخدام ثنائيات زينر عندما يريدون الحصول على جهد بقيمة معينة، بغض النظر عن جهد الدخل. يمكن أن تكون هذه، على سبيل المثال، قيمة مرجعية تتم مقارنة إشارة الإدخال بها. يمكنهم قطع الإشارة الواردة إلى القيمة المطلوبة أو استخدامها كحماية. في دوائري، غالبًا ما أستخدم صمام ثنائي زينر بجهد 5.5 فولت لتشغيل وحدة التحكم، بحيث إذا حدث شيء ما، إذا قفز الجهد فجأة، فإن صمام ثنائي زينر هذا سوف ينزف الفائض من خلال نفسه. هناك أيضًا وحش مثل القامع. نفس ثنائي الزينر، فقط أقوى بكثير وغالباً ثنائي الاتجاه. تستخدم لحماية الطاقة.

الترانزستور.

إنه أمر فظيع، عندما كنت طفلاً لم أستطع أن أفهم كيف يعمل الأمر، ولكن تبين أنه بسيط.
بشكل عام، يمكن مقارنة الترانزستور بصمام متحكم فيه، حيث يمكننا التحكم في تدفق قوي بجهد بسيط. أدار المقبض قليلاً واندفعت أطنان من القرف عبر الأنابيب، وفتحها بقوة أكبر والآن غرق كل شيء حوله في مياه الصرف الصحي. أولئك. يتناسب الإخراج مع المدخلات مضروبة في بعض القيمة. هذه القيمة هو المكسب.
وتنقسم هذه الأجهزة إلى مجالية وثنائية القطب.
هناك ترانزستور ثنائي القطب باعث, جامعو قاعدة(انظر صورة الرمز). للباعث سهم، والقاعدة محددة كمنطقة مستقيمة بين الباعث والمجمع. هناك تيار حمولة كبير بين الباعث والمجمع، يتم تحديد اتجاه التيار بواسطة السهم الموجود على الباعث. ولكن بين القاعدة والباعث يوجد تيار تحكم صغير. بشكل تقريبي، يؤثر حجم تيار التحكم على المقاومة بين المجمع والباعث. الترانزستورات ثنائية القطب هي من نوعين: ص-ن-صو ن-ن-نوالفرق الأساسي هو فقط في اتجاه التيار من خلالهم.

يختلف الترانزستور ذو التأثير الميداني عن الترانزستور ثنائي القطب في أنه لا يتم تحديد مقاومة القناة بين المصدر والمصرف بواسطة التيار، ولكن بواسطة الجهد عند البوابة. مؤخرااكتسبت الترانزستورات ذات التأثير الميداني شعبية هائلة (جميع المعالجات الدقيقة مبنية عليها) لأنها تدفق التيارات فيها مجهري، والجهد يلعب دورا حاسما، مما يعني أن الخسائر وتوليد الحرارة ضئيلة.

باختصار، سيسمح لك الترانزستور باستقبال إشارة ضعيفة، على سبيل المثال من ساق المتحكم الدقيق. إذا لم يكن كسب ترانزستور واحد كافيًا، فيمكن توصيلهما بشكل متتالي - واحدًا تلو الآخر، أكثر قوة. وأحيانًا يكون رجل ميداني عظيم كافيًا موسفيتالترانزستور. انظر، على سبيل المثال، إلى المخططات الهواتف المحمولةيتم التحكم فيها عن طريق تنبيه الاهتزاز. هناك يذهب الإخراج من المعالج إلى بوابة الطاقة موسفيتمفتاح

كان مبدأ التحكم في التيار الكهربائي بأشباه الموصلات معروفًا في بداية القرن العشرين. على الرغم من أن مهندسي الإلكترونيات كانوا يعرفون كيفية عمل الترانزستور، إلا أنهم استمروا في تصميم أجهزة تعتمد على الأنابيب المفرغة. كان سبب عدم الثقة في الصمامات الثلاثية لأشباه الموصلات هو النقص في الترانزستورات ذات النقطة الأولى. لم يكن لعائلة ترانزستورات الجرمانيوم خصائص مستقرة وكانت تعتمد بشكل كبير على ظروف درجة الحرارة.

بدأت ترانزستورات السيليكون المتجانسة في التنافس بجدية مع الأنابيب المفرغة فقط في أواخر الخمسينيات. منذ ذلك الوقت، بدأت صناعة الإلكترونيات في التطور بسرعة، وحلت الصمامات الثلاثية لأشباه الموصلات المدمجة محل المصابيح كثيفة الاستهلاك للطاقة من دوائر الأجهزة الإلكترونية. ومع ظهور الدوائر المتكاملة، حيث يمكن أن يصل عدد الترانزستورات إلى المليارات، حققت إلكترونيات أشباه الموصلات انتصارا ساحقا في الكفاح من أجل تصغير الأجهزة.

ما هو الترانزستور؟

في معناه الحديث، الترانزستور هو عنصر راديوي شبه موصل مصمم لتغيير معلمات التيار الكهربائي والتحكم فيه. يحتوي الصمام الثلاثي التقليدي لأشباه الموصلات على ثلاث أطراف: قاعدة تستقبل إشارات التحكم، وباعث، ومجمع. هناك أيضًا ترانزستورات مركبة عالية الطاقة.

إن حجم أحجام أجهزة أشباه الموصلات مذهل - من عدة نانومترات (العناصر غير المعبأة المستخدمة في الدوائر الدقيقة) إلى سنتيمترات قطرها للترانزستورات القوية المخصصة لمحطات الطاقة والمعدات الصناعية. يمكن أن تصل الفولتية العكسية للصمامات الثلاثية الصناعية إلى 1000 فولت.

جهاز

من الناحية الهيكلية، يتكون الصمام الثلاثي من طبقات شبه موصلة محاطة بغلاف. أشباه الموصلات هي مواد تعتمد على السيليكون والجرمانيوم وزرنيخيد الغاليوم وعناصر كيميائية أخرى. واليوم، تُجرى الأبحاث لإعداد أنواع معينة من البوليمرات، وحتى أنابيب الكربون النانوية، للقيام بدور المواد شبه الموصلة. من الواضح أننا سنتعرف في المستقبل القريب على الخصائص الجديدة لترانزستورات تأثير مجال الجرافين.

في السابق، كانت بلورات أشباه الموصلات موجودة في علب معدنية على شكل أغطية بثلاثة أرجل. كان هذا التصميم نموذجيًا للترانزستورات ذات النقطة النقطية.

اليوم، يتم تصنيع تصميمات معظم الأجهزة المسطحة، بما في ذلك الأجهزة شبه الموصلة المصنوعة من السيليكون، على أساس بلورة واحدة مطعمة في أجزاء معينة. يتم ضغطها في علب بلاستيكية أو زجاجية معدنية أو سيراميك معدنية. يحتوي بعضها على صفائح معدنية بارزة لتبديد الحرارة، وهي متصلة بالمشعات.

يتم ترتيب أقطاب الترانزستورات الحديثة في صف واحد. هذا الترتيب للأرجل مناسب لتجميع اللوحة تلقائيًا. لم يتم وضع علامة على المحطات على العلب. يتم تحديد نوع القطب من الكتب المرجعية أو عن طريق القياسات.

بالنسبة للترانزستورات، يتم استخدام بلورات أشباه الموصلات ذات الهياكل المختلفة، مثل p-n-p أو n-p-n. أنها تختلف في قطبية الجهد على الأقطاب الكهربائية.

من الناحية التخطيطية، يمكن تمثيل بنية الترانزستور على شكل ثنائيات شبه موصلة مفصولة بطبقة إضافية. (انظر الشكل 1). إن وجود هذه الطبقة هو الذي يسمح لك بالتحكم في موصلية الصمام الثلاثي لأشباه الموصلات.

أرز. 1. هيكل الترانزستورات

يوضح الشكل 1 بشكل تخطيطي بنية الصمامات الثلاثية ثنائية القطب. هناك أيضًا فئة من الترانزستورات ذات التأثير الميداني، والتي سيتم مناقشتها أدناه.

مبدأ التشغيل الأساسي

في حالة السكون، لا يتدفق تيار بين المجمع والباعث في الصمام الثلاثي ثنائي القطب. يتم منع التيار الكهربائي من خلال مقاومة وصلة الباعث التي تنشأ نتيجة تفاعل الطبقات. لتشغيل الترانزستور، تحتاج إلى تطبيق جهد صغير على قاعدته.

يوضح الشكل 2 رسمًا تخطيطيًا يشرح مبدأ عمل الصمام الثلاثي.

أرز. 2. مبدأ التشغيل

ومن خلال التحكم في التيارات الأساسية، يمكنك تشغيل الجهاز وإيقاف تشغيله. إذا قمت بالتقدم إلى القاعدة إشارة تناظرية، فإنه سيغير سعة تيارات الخرج. في هذه الحالة، فإن إشارة الخرج سوف تكرر بالضبط تردد التذبذب عند القطب الكهربائي الأساسي. بمعنى آخر، سيتم تضخيم الإشارة الكهربائية المستلمة عند الإدخال.

وبالتالي، يمكن أن تعمل الصمامات الثلاثية لأشباه الموصلات في وضع التبديل الإلكتروني أو في وضع تضخيم إشارة الإدخال.

يمكن فهم تشغيل الجهاز في وضع المفتاح الإلكتروني من الشكل 3.

أرز. 3. الصمام الثلاثي في ​​وضع التبديل

التعيين على المخططات

التسمية المشتركة: "VT" أو "Q"، متبوعًا بمؤشر موضعي. على سبيل المثال، VT 3. في المخططات السابقة، يمكنك العثور على تسميات قديمة: "T" أو "PP" أو "PT". يتم تصوير الترانزستور كخطوط رمزية تشير إلى الأقطاب الكهربائية المقابلة، سواء كانت محاطة بدائرة أم لا. يشار إلى اتجاه التيار في الباعث بواسطة سهم.

يوضح الشكل 4 دائرة ULF يتم فيها تعيين الترانزستورات بطريقة جديدة، ويوضح الشكل 5 صورًا تخطيطية لأنواع مختلفة من الترانزستورات ذات التأثير الميداني.

أرز. 4. مثال على دائرة ULF باستخدام الصمامات الثلاثية

أنواع الترانزستورات

بناءً على مبدأ التشغيل والهيكل، تتميز الصمامات الثلاثية لأشباه الموصلات بما يلي:

• مجال؛
• ثنائي القطب؛
• مجموع.

تؤدي هذه الترانزستورات نفس الوظائف، ولكن هناك اختلافات في مبدأ عملها.

مجال

ويسمى هذا النوع من الصمام الثلاثي أيضًا أحادي القطب، نظرًا لخصائصه الكهربائية - فهو يحمل تيارًا بقطبية واحدة فقط. بناءً على هيكلها ونوع التحكم فيها، تنقسم هذه الأجهزة إلى 3 أنواع:

1. الترانزستورات مع مدير ص-نالانتقال (الشكل 6).
2. مع بوابة معزولة (متوفرة بقناة مدمجة أو مستحثة).
3. MIS، مع الهيكل: موصل معدني عازل.

السمة المميزة للبوابة المعزولة هي وجود عازل بينها وبين القناة.

الأجزاء حساسة جدًا للكهرباء الساكنة.

تظهر دوائر الصمامات الثلاثية الميدانية في الشكل 5.

أرز. 5. ترانزستورات التأثير الميداني
أرز. 6. صورة لصمام ثلاثي التأثير الميداني الحقيقي

انتبه إلى أسماء الأقطاب الكهربائية: الصرف والمصدر والبوابة.

تستهلك ترانزستورات التأثير الميداني طاقة قليلة جدًا. يمكنهم العمل لأكثر من عام على بطارية صغيرة أو بطارية قابلة للشحن. ولذلك، فإنها تستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الإلكترونية الحديثة مثل أجهزة التحكم عن بعد التحكم عن بعد، أدوات الهاتف المحمول، الخ.

ثنائي القطب

لقد قيل الكثير عن هذا النوع من الترانزستورات في القسم الفرعي "مبدأ التشغيل الأساسي". دعونا نلاحظ فقط أن الجهاز حصل على اسم "ثنائي القطب" بسبب قدرته على تمرير شحنات ذات إشارات متضادة عبر قناة واحدة. ميزتها هي مقاومة الإخراج المنخفضة.

تعمل الترانزستورات على تضخيم الإشارات وتعمل كأجهزة تبديل. يمكن توصيل حمل قوي إلى حد ما بدائرة المجمع. بسبب ارتفاع تيار المجمع، يمكن تقليل مقاومة الحمل.

دعونا نلقي نظرة على هيكل ومبدأ التشغيل بمزيد من التفاصيل أدناه.

مجموع

من أجل تحقيق معلمات كهربائية معينة من استخدام عنصر منفصل واحد، يخترع مطورو الترانزستور تصميمات مشتركة. من بينها:

• مع المقاومات المدمجة ودائرتها؛
• مجموعات من اثنين من الصمامات الثلاثية (نفس الهياكل أو مختلفة) في حزمة واحدة؛
• الثنائيات لامدا - مزيج من اثنين من الصمامات الثلاثية ذات التأثير الميداني التي تشكل قسمًا بمقاومة سلبية ؛
• التصميمات التي يتحكم فيها صمام ثلاثي ذو تأثير ميداني مع بوابة معزولة في صمام ثلاثي القطب (يستخدم للتحكم في المحركات الكهربائية).

الترانزستورات المدمجة هي في الواقع دائرة كهربائية دقيقة أولية في حزمة واحدة.

كيف يعمل الترانزستور ثنائي القطب؟ تعليمات للدمى

يعتمد تشغيل الترانزستورات ثنائية القطب على خصائص أشباه الموصلات ومجموعاتها. لفهم مبدأ تشغيل الصمامات الثلاثية، دعونا نفهم سلوك أشباه الموصلات في الدوائر الكهربائية.

أشباه الموصلات.

بعض البلورات، مثل السيليكون والجرمانيوم وغيرها، هي عوازل. لكن لديهم ميزة واحدة - إذا أضفت بعض الشوائب، فإنها تصبح موصلات ذات خصائص خاصة.

تؤدي بعض الإضافات (المانحة) إلى ظهور إلكترونات حرة، في حين أن بعضها الآخر (المتقبلات) يخلق "ثقوبًا".

على سبيل المثال، إذا تم تطعيم السيليكون بالفوسفور (المتبرع)، فسنحصل على شبه موصل يحتوي على فائض من الإلكترونات (بنية n-Si). وبإضافة البورون (المستقبل)، سيصبح السيليكون المخدر شبه موصل موصل للثقب (p-Si)، أي أن الأيونات الموجبة الشحنة ستهيمن على بنيته.

التوصيل في اتجاه واحد.

دعونا نجري تجربة فكرية: قم بتوصيل نوعين مختلفين من أشباه الموصلات بمصدر الطاقة وإمداد التصميم الخاص بنا بالتيار. سيحدث شيء غير متوقع. إذا قمت بتوصيل السلك السالب ببلورة من النوع n، فستكتمل الدائرة. ومع ذلك، عندما نعكس القطبية، لن يكون هناك كهرباء في الدائرة. لماذا يحدث هذا؟

نتيجة دمج البلورات مع أنواع مختلفةالموصلية، يتم تشكيل منطقة ذات تقاطع p-n بينهما. سوف تتدفق بعض الإلكترونات (حاملات الشحنة) من بلورة من النوع n إلى بلورة ذات موصلية ثقبية وتعيد تجميع الثقوب في منطقة الاتصال.

ونتيجة لذلك، تنشأ رسوم غير معوضة: في منطقة النوع n - من الأيونات السالبة، وفي منطقة النوع p من الأيونات الموجبة. يصل فرق الجهد إلى قيم من 0.3 إلى 0.6 فولت.

يمكن التعبير عن العلاقة بين الجهد وتركيز الشوائب بالصيغة:

φ= في تي*لن( ن* نب)/ن 2 ط ، أين

في تي – قيمة الإجهاد الديناميكي الحراري، نو نب – تركيز الإلكترونات والثقوب، على التوالي، وn i يدل على التركيز الجوهري.

عند توصيل علامة زائد بموصل p وناقص بأشباه الموصلات من النوع n، فإن الشحنات الكهربائية سوف تتغلب على الحاجز، حيث سيتم توجيه حركتها ضد المجال الكهربائي داخل تقاطع p-n. في في هذه الحالةالممر مفتوح. ولكن إذا تم تبديل القطبين، فسيتم إغلاق الانتقال. ومن هنا الاستنتاج: يشكل تقاطع p-n موصلية أحادية الاتجاه. تستخدم هذه الخاصية في تصميم الثنائيات.

من الصمام الثنائي إلى الترانزستور.

دعونا تعقيد التجربة. دعونا نضيف طبقة أخرى بين اثنين من أشباه الموصلات لهما نفس الهياكل. على سبيل المثال، بين رقائق السيليكون من النوع p، نقوم بإدخال طبقة موصلية (n-Si). ليس من الصعب تخمين ما سيحدث في مناطق الاتصال. وقياسًا على العملية الموصوفة أعلاه، تتشكل المناطق ذات الوصلات p-n التي تعيق الحركة الشحنات الكهربائيةبين الباعث والمجمع وبغض النظر عن قطبية التيار.

سيحدث الشيء الأكثر إثارة للاهتمام عندما نطبق جهدًا طفيفًا على الطبقة (القاعدة). في حالتنا، سوف نطبق تيارًا بإشارة سالبة. كما في حالة الصمام الثنائي، يتم تشكيل دائرة قاعدة باعث من خلالها يتدفق التيار. وفي الوقت نفسه، ستبدأ الطبقة بالتشبع بالثقوب، الأمر الذي سيؤدي إلى توصيل الثقب بين الباعث والمجمع.

انظر إلى الشكل 7. إنه يوضح أن الأيونات الموجبة قد ملأت كامل مساحة بنيتنا الشرطية والآن لا شيء يتداخل مع توصيل التيار. لقد حصلنا على نموذج مرئي لترانزستور ثنائي القطب ذو بنية p-n-p.

أرز. 7. مبدأ تشغيل الصمام الثلاثي

عندما يتم إلغاء تنشيط القاعدة، يعود الترانزستور بسرعة كبيرة إلى حالته الأصلية ويتم إغلاق وصلة المجمع.

يمكن للجهاز أيضًا أن يعمل في وضع التضخيم.

يتناسب تيار المجمع بشكل مباشر مع التيار الأساسي : أنال= ß* أناب ، أين ß – الربح الحالي, أناب – التيار الأساسي.

إذا قمت بتغيير قيمة تيار التحكم، ستتغير شدة تكوين الثقب على القاعدة، مما يستلزم تغييرًا متناسبًا في سعة جهد الخرج، مع الحفاظ على تردد الإشارة. يستخدم هذا المبدأ لتضخيم الإشارات.

من خلال تطبيق نبضات ضعيفة على القاعدة، نحصل عند الخرج على نفس تردد التضخيم، ولكن بسعة أكبر بكثير (يتم تحديدها بواسطة الجهد المطبق على دائرة المجمع والباعث).

تعمل ترانزستورات NPN بطريقة مماثلة. فقط قطبية الفولتية تتغير. الأجهزة ذات هيكل n-p-nلديها الموصلية المباشرة. لديهم الموصلية العكسية الترانزستورات بي إن بييكتب.

يبقى أن نضيف أن بلورة أشباه الموصلات تتفاعل بطريقة مماثلة مع طيف الضوء فوق البنفسجي. من خلال تشغيل وإيقاف تدفق الفوتون، أو ضبط شدته، يمكنك التحكم في تشغيل الصمام الثلاثي أو تغيير مقاومة المقاوم أشباه الموصلات.

دوائر توصيل الترانزستور ثنائي القطب

يستخدم مصممو الدوائر مخططات الاتصال التالية: مع قاعدة مشتركة، وأقطاب باعث مشتركة، والاتصال بمجمع مشترك (الشكل 8).

أرز. 8. مخططات التوصيل للترانزستورات ثنائية القطب

تتميز مكبرات الصوت ذات القاعدة المشتركة بما يلي:

• مقاومة المدخلات المنخفضة، والتي لا تتجاوز 100 أوم؛
• خصائص درجة حرارة جيدة وخصائص تردد الصمام الثلاثي؛
• الجهد العالي المسموح به
• مطلوب مصدرين مختلفين للطاقة.

تحتوي دوائر الباعث المشترك على:

• ارتفاع مكاسب التيار والجهد.
• كسب منخفض للطاقة؛
• انعكاس جهد الخرج نسبة إلى المدخلات.

مع هذا الاتصال، مصدر طاقة واحد يكفي.

يوفر مخطط الاتصال القائم على مبدأ "المجمع المشترك" ما يلي:

• مدخلات عالية ومقاومة منخفضة الإخراج.
• عامل كسب الجهد المنخفض (< 1).

كيف يعمل الترانزستور ذو التأثير الميداني؟ شرح للدمى

يختلف هيكل ترانزستور التأثير الميداني عن الترانزستور ثنائي القطب من حيث أن التيار الموجود فيه لا يعبر منطقة الوصلة p-n. تتحرك الشحنات عبر منطقة خاضعة للرقابة تسمى البوابة. يتم التحكم في إنتاجية البوابة عن طريق الجهد.

فضاء مناطق ب نيتناقص أو يزيد تحت تأثير المجال الكهربائي (انظر الشكل 9). يتغير عدد ناقلات الشحن المجانية وفقًا لذلك - من التدمير الكامل إلى التشبع الشديد. ونتيجة لهذا التأثير على البوابة، يتم تنظيم التيار عند أقطاب الصرف (جهات الاتصال التي تخرج التيار المعالج). يتدفق التيار الوارد من خلال جهات الاتصال المصدر.

الشكل 9. ترانزستور ذو تأثير ميداني مع وصلة p-n

تعمل الصمامات الثلاثية الميدانية ذات القنوات المدمجة والمستحثة على مبدأ مماثل. لقد رأيت مخططاتهم في الشكل 5.

دوائر اتصال ترانزستور التأثير الميداني

في الممارسة العملية، يتم استخدام مخططات الاتصال عن طريق القياس مع الصمام الثلاثي القطب:

• مع مصدر مشترك - ينتج مكاسب كبيرة من التيار والقوة؛
• الدوائر ذات البوابة المشتركة توفر مقاومة دخل منخفضة وكسب لا يذكر (له استخدام محدود)؛
• دوائر الصرف المشترك التي تعمل بنفس طريقة دوائر الباعث المشترك.

ويبين الشكل 10 مخططات الاتصال المختلفة.

أرز. 10. صورة لمخططات اتصال الصمام الثلاثي الميداني

تقريبًا كل دائرة قادرة على العمل بجهد دخل منخفض جدًا.

فيديوهات تشرح مبدأ تشغيل الترانزستور بلغة بسيطة