Как определить базу коллектор и эмиттер у транзистора: Как определить выводы транзистора – где у транзистора база, эмиттер, коллектор, обозначение выводов

Как проверить биполярный транзистор на пригодность обычным мультиметром, тестером. « ЭлектроХобби

Иногда возникает необходимость в проверке биполярного транзистора на его пригодность. Это легко можно сделать с помощью обычного мультиметра, электронного тестера даже самой простой модели типа DT830. Как известно, биполярный транзистор представляет собой полупроводник, имеющий три вывода – эмиттер, коллектор и база.

Электротехнически биполярный транзистор можно представить как два диода. Причем, при одной проводимости (n-p-n) эти диоды как бы соединены одними своими полярностями (плюсами, и это база), а при другой проводимости (p-n-p), противоположными полярностями (минусами, это также база). И по сути вся проверка биполярного транзистора сводится к двум типам измерения – это наличие нормальной полупроводимости у переходов база-эмиттер и база-коллектор, и наличие нужного коэффициента усиления данного транзистора.

Для тех кто не знает напомню, что основная функциональная задача транзистора является усиление тока. То есть, пропускание небольших токов через база-эмиттерный переход приводит к тому, что на переходе эмиттер-коллектор можно получить токи в десятки-тысячи раз больше. Причем имеется прямая зависимость, чем больше ток будет проходит через базу, тем больше тока мы получим на коллекторе. Но это усиление тоже не бесконечное.

У маломощных биполярных транзисторов коэффициент усиления может быть от десятков до тысяч раз. Чем мощнее транзистор, тем больший ток он может через себя пропустить, но при этом обычно жертвуя этим самым коэффициентом усиления. У мощных транзисторов этот коэффициент усиления обычно не превышает десятков, реже сотен раз.

Теперь вернемся к проверке биполярного транзистора обычным мультиметром. Первым вариантом будет просто проверить на транзисторе два полупроводящих перехода. Это переход база-эмиттер и база коллектор. Берем мультиметр, колесо выбора измерения переводим на диод и измеряем. Если Вы не знаете где какой вывод у транзистора, то без справочника тут не обойтись. Просто через поиск картинок в интернете набираете «цоколевка транзистора (пишем его название)» и смотрите результаты.

Когда вы знаете где, какие выводы, то еще нужно знать тип проводимости транзистора (n-p-n или p-n-p). Для тех кто не вкурсе – это, проще говоря, либо два диода направлены в одну сторону или же в противоположную. Опять же, через поиск в интернете набираем «проводимость транзистора (пишем его название)». Хотя можно просто, зная где у биполярного транзистор база, сначала одним щупом мультиметра прикоснутся к базе, а вторым к эмиттеру и коллектору. Если измерительный прибор ничего не показывает, то просто поменять местами щупы измерителя. Если транзистор работоспособен, то на экране электронного тестера должно отобразится падение напряжения перехода, которое равно около 600-700 милливольт. На переходах база-эмиттер и база коллектор эти значения падения напряжения могут немного отличаться, это нормально.

Теперь, что мы увидим на мультиметре в случае если транзистор неисправен. Возможен полный или частичный пробой. При полном пробое переходы либо вовсе перегорают (один или сразу два) или наоборот, становятся полными проводниками. То есть, в одном случае полупроводниковый переход разрывается, контакта нет, электронный тестер ничего не покажет. Во втором случае переход начинает проводит в обе стороны, превращаясь из полупроводника в полный проводник (хотя имеющее уже свое какое-то сопротивление). Тут мультиметр должен показать нули, или около того. Если же биполярный транзистор пробивается частично, то в этом случае мы на экране измерительного прибора можем увидеть не нормальное падение напряжения на переходах (значительно больше или меньше нормальных значений). Этот транзистор будет работать, но уже не так как нужно изначально. Его необходимо заменить на заведомо работоспособный.

Мультиметр также позволяет измерить коэффициент усиления биполярного транзистора. И это второй способ проверки биполярного транзистора на пригодность.  Для этого на электронном тестере предусмотрен специальный разъем. Для проверки нужно свой транзистор вставить в нужные гнезда (соблюдая цоколевку и тип проводимости). Переводим колесо выбора измерения мультиметра в положение hFE. Если биполярный транзистор рабочий, то на экране тестера мы увидим реальный коэффициент усиления данного элемента. Если же транзистор неисправен, то измерительный прибор ничего не покажет.

И еще одно замечание, которое следует учесть. Новичок может вначале подумать, что проверить транзисторные переходы база-эмиттер и база-коллектор можно через измерение по сопротивлению. По идее это логично. Но технически это сделать не получится (по крайней мере на тех мультиметрах, у которых измерение диода вынесено на отдельный селектор). Дело в том, что в самом электронном тестере при измерении малых сопротивлений на щупы подается всего лишь 0,5 вольта. Для открытия кремниевых полупроводников (которым и является транзистор, диод и т.д.) нужно не менее 0,6 вольта. И получается что измеряя даже рабочий полупроводник через сопротивление тестер нам ничего не покажет. Когда же мы проверяем полупроводники через диоды, то на щупы измерителя подается уже 2,5 вольта, что вполне хватает для проведения измерения. Так что учтите этот момент.

P.S. Как видно проверить биполярный транзистор не составляет большого труда. Хотя в высокоточных схемах даже работоспособный транзистор, который имеет значительные отклонения в своих параметра, может работать некорректно. И тут уж такая проверка мультиметром не выявит неисправность. В этом случае нужно искать дефективный элемент на самой схеме при ее работе или просто заменять подозрительные компоненты на запасные, заведомо исправные.

Как проверить транзистор мультиметром на работоспособность – простой метод проверки

Рубрика: Статьи про радиодетали, Электрические измерения

Опубликовано 11.12.2022   ·   Комментарии: 0   ·   На чтение: 5 мин   ·   Просмотры:

Post Views: 61

При помощи мультиметра можно относительно быстро проверить транзистор на исправность. В этой статье рассмотрим несколько примеров простой проверки транзисторов.

Содержание

Особенности проверки транзисторов

В зависимости от требуемых характеристик, технологий изготовлений и назначения (SMD, силовые и т.п), транзисторы выпускаются в разных корпусах.

Расположение контактов отличается от типа корпуса, поэтому для начала проверки транзистора желательно узнать его цоколёку (распиновку) в даташите (описании).

Можно ли проверить транзисторы, не выпаивая их из платы

Любые радиодетали желательно проверять вне платы. На плате могут быть другие радиодетали, которые могут шунтировать проверяемую деталь. Однако можно выпаять пару контактов, или проводников, которые не будут влиять на показания проверки.

Пример проверки транзисторов мультиметром

Рассмотрим на нескольких примерах простую проверку биполярных транзисторов.

Что именно будет проверяться

У транзисторов можно быстро проверить на исправность его p-n переходы.

У биполярных их два. Если один из них неисправен, это значит, что транзистор подлежит замене. Исключения бывают если внутри корпуса транзистора находится шунтирующий диод.

Настройка мультиметра

Для простой проверки транзисторов подойдет любой мультиметр с функцией диодной позвонки. В этой статье мультиметр DT830B. Подключаем черный щуп в «COM», а красный щуп в «VΩmA». Подключать щупы нужно согласно цветам, иначе будет путаница при измерениях.

Устанавливаем переключатель мультиметра на режим диодной прозвонки.

Что такое диодная прозвонка? Это режим мультиметра при котором на щупы от батареи подается напряжение. Результат падения напряжения на измеряемом объекте будет показан на экране прибора. Т.е. это режим, который измеряет падение напряжения.
Этим режимом диодной позвонки будем открывать p-n переходы транзисторов.
В зависимости от мультиметра режим диодной прозвонки может быть со звуковым оповещением или без него.

Если будет падения напряжения около нуля и у прибора есть звуковое оповещение, то он будет пищать.
Чтобы убедиться в правильности установки щупов и режима работы мультиметра соединяем вместе щупы. Экран покажет значения около 0. Это нормально, поскольку модель не учитывает падения напряжения на щупах.

Пошаговая проверка транзисторов мультиметром

В качестве примера рассмотрим проверку популярного биполярного транзистора КТ315.

Это n-p-n транзистор, т.е. транзистор обратной проводимости.
База у КТ315 находится справа, эмиттер слева, а коллектор по центу.
Чтобы проверить один p-n переход транзистора, нужно поставить красный щуп на p контакт, а черный щуп на n контакт. Это называется прямое включение p-n перехода.

КТ315 n-p-n транзистор, собственно на базу ставится плюс (красный щуп), а на коллектор и эмиттер в порядке проверки переходов минус (черный щуп), но у них будут отличия в показания измерения падения напряжения на их переходах.

Согласно цокол1вке КТ315 ставим красный щуп на базу, а черный щуп на коллектор. Прибор покажет падение напряжения.

Если поставить щупы наоборот, черный на базу, а красный на коллектор, то мультиметр покажет зашкаливающее значение (1).

Это нормально, поскольку p-n переход будет подключен в обратную сторону, и его сопротивление будет настолько велико, что на нем будет огромное падение напряжения, и мультиметр не может измерить его.

Проверка p-n перехода база-коллектор показала, что он исправен.
Теперь ставим черный щуп на эмиттер, и проверяем p-n переход база-эмиттер.

Измерения оказываются больше, чем у перехода базы-коллектор. Это нормальное значение, на эмиттере всегда будет большее падение напряжение, чем на коллекторе.

Проверка комплементарной пары

Проверим биполярный транзистор прямой проводимости, КТ361.

Это практический такой же транзистор, как и КТ315, но противоположной проводимости (p-n-p).

У них одинаковый корпус, характеристики и цоколёвка (расположение выводов). Такие транзисторы, как КТ361 и КТ315 называют комплементарными. Они могут работать в одной схеме усиливая сигналы разной полярности поочередно.

Внешне отличаются маркировкой. У КТ361Г буква по центру, у КТ315Б находится слева.
Значит проверка мультиметром аналогичная как КТ315, только щупы наоборот. Ставим черный щуп на базу, красный на коллектор. Переход исправен.

Черный щуп на базу, красный на эмиттер. Переход база эмиттер тоже исправен.

Пример неисправного биполярного транзистора

Теперь попробуем проверить транзистор, который вышел из строя в схеме.
Это такой же КТ315 как был выше в статье.

Проверяем переход база коллектор.

Мультиметр показывает практические нулевое падение напряжения. Переход полностью разрушен тепловым пробоем.
Теперь проверяем переход база эмиттер.

Мультиметр показывает 1. Такой показатель означает, что-либо это предел измерения, либо обрыв. Переход база коллектор уже поврежден, и по исправному КТ315 знаем, что он не может показывать такие значения. Этот транзистор полностью неисправен. Причем неважно уже каким образом подключать щупы к контактам, p-n переходы транзистора разрушены.

Как еще можно проверить транзисторы помимо мультиметра

Не всегда мультиметр может быть удобен для измерений, а иногда можно и без измерений понять, что проверяемая деталь полностью вышла из строя.

Визуальная диагностика

Нередко на транзисторах, особенно силовых (которые работают в цепях питания) остаются следы при возникновении неисправностей. Они такие же как у микросхем – сколы, трещины, следы нагара или дыры на корпусе. Такие транзисторы с большой вероятности уже неисправны, а диагностика измерениями подтвердит это.

Быстрая проверка ESR-тестерами

Еще быстрее можно проверить транзисторы при помощи ESR-тестеров.

Зачем тогда проверка мультиметром? Иногда она действительно быстрее, к тому же у транзисторов разные корпуса, и не всегда будет удобно проверять их ESR-тестерами. Какой-нибудь КТ315 да, а вот небольшой SMD транзистор уже проблематичное, придется подключать щупы в колодку прибора.

Post Views: 61

 

Как правильно определить 3 вывода транзистора: пошаговые методы тестирования транзистора

Структура биполярного транзистора (BJT)

Что такое транзистор?

Определение транзисторов : Это полупроводниковое устройство с тремя выводами: коллектор, эмиттер и база, а транзисторы в основном используются для усиления и переключения электронных сигналов.

Кто изобрел транзистор?

Транзисторы, изобретенные Джоном Бардином, Уильямом Шокли и Уолтером Браттейном. Сначала они изобрели точечный транзистор в 1947, а затем в 1948 году они изобрели транзистор с биполярным переходом.

Фактическая конструкция и вид изнутри биполярного транзистора (BJT)

Фактическая конструкция и вид изнутри биполярного транзистора (BJT)

Сравнение объема и плотности легирования биполярных транзисторов (BJT)

Основа BJT имеет самый тонкий слой с небольшим объемом, затем эмиттер имеет средний объем, в то время как коллектор занимает самый большой объем в транзисторе с биполярным переходом.

Плотность легирования транзистора изменяется в зависимости от того, коллектор имеет самую легкую плотность легирования, затем база имеет среднюю плотность легирования, а эмиттер биполярного транзистора имеет высокую плотность легирования

Биполярные транзисторы (BJT)

Есть два основных типа, когда мы рассматриваем типы транзисторов.

1. Транзисторы NPN : Два полупроводниковых слоя N-типа разделены одним слоем P-типа.
2. Транзисторы PNP : Два полупроводниковых слоя P-типа разделены одним слоем N-типа.

Структура транзистора NPN и транзистора PNP

Эбби и Бриттани Хенсел сейчас: их текущая карьера, здоровье и личная жизнь! – Наука и образ жизни

Эбби и Бриттани Хенсел сейчас: их…

Включите JavaScript

Рекомендации по видео

Символ транзистора меняется вместе с концом стрелки. если стрелка указывает на эмиттер, это NPN-транзистор, а если стрелка указывает на базу, это PNP-транзистор.

Транзисторы NPN и PNP

В транзисторах NPN направление тока от коллектора к эмиттеру, а в транзисторах PNP направление тока от эмиттера к коллектору.

NPN-транзисторы включаются, когда электроны входят в базовый вывод, а PNP-транзисторы включаются, когда дырки входят в базовый вывод.

В NPN-транзисторах основными носителями заряда являются электроны, а в PNP-транзисторах основными носителями заряда являются дырки.

Транзисторы NPN являются наиболее широко используемыми типами транзисторов в промышленности.

Имеется 3 вывода транзистора

• C – вывод коллектора
• B – вывод базы
• E – вывод эмиттера

Идентификация 3 выводов транзистора является важной частью при использовании транзисторов в схемах. .

Транзисторы изготавливаются из полупроводниковых материалов, в основном из кремния, а некоторые изготавливаются из германия и других полупроводниковых материалов.

Транзисторы меньшего размера и для работы потребляют меньше энергии по сравнению с электронными лампами, которые использовались на ранних стадиях.

Структура биполярного переходного транзистора (BJT)

При рассмотрении внешнего вида транзисторы имеют пластиковое покрытие, одна сторона транзистора представляет собой плоскую поверхность, а другая сторона изогнута.

Как определить 3 контакта транзистора по его символу

3 контакта символа транзистора можно легко определить, посмотрев в направлении, куда указывает стрелка. Если стрелка указывает на эмиттер, это NPN-транзистор. Если стрелка указывает на базу, это PNP-транзистор.

Как определить 3 контакта транзистора по его внешнему виду

Идентификация 3 контактов транзистора NPN

В большинстве случаев при рассмотрении транзисторов NPN, когда мы держим плоскую сторону транзистора лицевой стороной к себе. Выводы слева направо — коллектор, база и эмиттер соответственно. В большинстве PNP-транзисторов все наоборот. Итак, слева направо будут эмиттер, база и коллектор.

Идентификация 3 контактов транзистора PNP

Как идентифицировать 3 вывода транзистора с помощью мультиметра

Идентификация типа транзистора: NPN-транзистор или PNP-транзистор

При анализе выводов транзистора средний вывод BJT-транзистора всегда является базой и, сохраняя положительный (Красный) щуп на среднем выводе и отрицательный (черный) щуп на двух других выводах транзистора, мы можем определить тип транзистора.

1. Установите мультиметр в режим диода.
2. Затем поднесите положительный (красный) щуп мультиметра к среднему выводу транзистора, а затем поднесите отрицательный (черный) щуп к одному из других выводов транзистора с обеих сторон.

• Если на экране мультиметра отображаются показания – это NPN-транзистор
• Если на экране мультиметра нет показаний – это PNP-транзистор

В диодном режиме мультиметр показывает значение напряжения в p-n-переход, где положительный щуп находится на аноде (p), а черный щуп — на катоде (n)

Идентификация 3-х выводов NPN-транзистора с помощью мультиметра

1. Установите мультиметр в режим диода
2. Затем поднесите положительный (красный) щуп мультиметра к СРЕДНЕМУ выводу транзистора
3. Затем поднесите отрицательный (черный) щуп к ЛЕВОМУ выводу и снимите показания с мультиметра.
4. Затем снимите показания мультиметра, удерживая черный щуп на ПРАВОМ выводе транзистора.

Идентификация 3 контактов NPN-транзистора с помощью мультиметра

При сравнении двух показаний p-n-переход, где получено более высокое значение, является переходом база-эмиттер. А p-n переход, где получено меньшее значение, является переходом коллектор-база.

Таким же образом описанный выше тест можно применить для идентификации контактов PNP-транзистора.

Идентификация 3 контактов транзистора PNP с помощью мультиметра

1. Установите мультиметр в режим диода.
2. Затем поднесите положительный (красный) щуп мультиметра к ЛЕВОМУ выводу транзистора
3. Затем поднесите отрицательный (черный) щуп к СРЕДНЕМУ выводу и снимите показания с мультиметра.
4. Затем снимите показания мультиметра, удерживая положительный (красный) щуп на правом выводе транзистора.

При сравнении двух показаний p-n переход, где получено более высокое значение, является переходом база-эмиттер. А p-n переход, где получено меньшее значение, является переходом коллектор-база.

Режимы работы биполярного транзистора

Существует 3 основных режима работы биполярного транзистора

1. Режим отсечки
2. Активный или линейный режим
3. Режим насыщения

переход база-коллектор и переход коллектор-база смещены в обратном направлении.

В активном или линейном режиме переход эмиттер-база смещен в прямом направлении, а переход коллектор-база смещен в обратном направлении.

В режиме насыщения и переход эмиттер-база, и переход коллектор-база смещены в прямом направлении.

(BJT) Биполярные транзисторы в качестве усилителей

Усилителю требуется 2 клеммы для подключения входного сигнала и 2 клеммы для подключения нагрузки.

Таким образом, всего требуется 4 контакта, а NPN- и PNP-транзисторы имеют только 3 контакта. Поэтому он должен сделать одну клемму общей как для входа, так и для выхода транзистора.

Таким образом, имеется 3 общих шины биполярного транзистора (BJT)

• Общий эмиттер (CE)
• Общая база (CB)
• Общий коллектор (CC)

Когда транзисторы действуют как усилитель, эмиттер -базовый переход остается смещенным в прямом направлении за счет подачи постоянного напряжения смещения.

Ток эмиттера возникает из-за того, что входной сигнал малого напряжения вносит свой вклад в ток коллектора, а ток коллектора проходит через нагрузочный резистор, что приводит к большому падению напряжения.

Небольшое входное напряжение превращается в большое выходное напряжение, используя концепцию транзисторов в качестве усилителей.

(BJT) биполярные переходные транзисторы в качестве переключателя

Работа транзисторного переключателя в основном основана на области, где транзистор работает на кривой ВАХ. Области, в которых может работать транзистор, – это активная область, область насыщения и область отсечки. Если транзистор работает в области насыщения, он действует как полностью открытое состояние, в то время как транзистор работает в области отсечки, он действует как полностью закрытое состояние. Кроме того, транзисторы действуют как усилитель, если он работает в активной области.

---

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ о Transistor Radio?

Транзисторный радиоприемник представляет собой портативный радиоприемник небольшого размера, в котором в основном используется транзисторная схема. Regency TR-1 — первый транзисторный радиоприемник, выпущенный в 1954 году, а затем на рынок вышла Sony TR-63. Затем со временем использование транзисторных радиоприемников прекратилось с появлением бумбоксов и плееров Sony, а позже и цифровых устройств, таких как mp3-плееры и мобильные телефоны.

---

ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ Как найти анод и катод диода? ПРОЧИТАЙТЕ ЗДЕСЬ

В офисе Билла Гейтса есть гигантская настенная периодическая таблица с образцами или изображениями всех элементов | Вдохновение в области технологий

Включите JavaScript

Рекомендации по видео

сообщите об этом объявлении

Объяснение урока: Транзисторы | Nagwa

В этом объяснителе мы научимся описывать, как транзисторы можно использовать в качестве электрических переключателей в цепях.

Наиболее важным свойством транзистора является то, что он может действовать как переключатель. Точнее, транзистор может сделать небольшое изменение тока, что приведет к гораздо большему изменению тока.

Транзистор содержит три легированные полупроводниковые области.

Легированный полупроводник n-типа состоит из атомной решетки, в которой свободных электронов больше, чем атомов с вакансиями во внешних оболочках.

Легированный полупроводник p-типа состоит из атомной решетки, которая содержит больше атомов с вакансиями во внешних оболочках, чем свободных электронов.

Транзистор можно изготовить, поместив полупроводник p-типа между двумя полупроводниками n-типа. Транзистор также можно сформировать, поместив полупроводник n-типа между двумя полупроводниками p-типа.

Эти типы транзисторов показаны на следующем рисунке.

Транзисторы NPN и PNP состоят из трех областей.

При подключении к цепи транзистор имеет соединение с цепью из каждой из своих областей.

Три области транзистора называются

• эмиттером,
• коллектором,
• базой.

База гораздо менее сильно легирована, чем эмиттер.

Цепь, соединяющая эти три области таким образом, называется схемой конфигурации с общим эмиттером. Это показано на следующем рисунке.

Мы видим, что транзистор в схеме является транзистором NPN.

Чтобы в этой цепи был ток, в какой-то части цепи должна быть разность потенциалов. В транзисторной схеме фактически имеется источник разности потенциалов в каждом контуре схемы. Резистор также включен в каждый контур схемы.

Схема со всеми ее компонентами показана на следующем рисунке.

Транзисторная схема также может быть представлена ​​с помощью символа транзисторной схемы. Это показано на следующем рисунке.

Для транзистора PNP символ немного отличается, как показано на следующем рисунке.

Напомним, что приложение разности потенциалов к границе полупроводниковых материалов p-типа и n-типа приводит к прямому или обратному смещению через границу материалов.

Давайте рассмотрим пример с транзисторной схемой.

Пример 1. Определение областей транзистора

NPN-транзистор подключен к двум источникам постоянного тока, как показано на схеме. Две n-области идентичны.

1. Какая из областей транзистора является областью коллектора?
2. Какая из областей транзистора является эмиттерной?

Ответ

Часть 1

Положительная клемма источника, которая подключается как к N, так и к N, подключается к N.

Для NPN-транзистора с общим эмиттером положительный вывод истока, который подключается как к N, так и к N, соединяется с коллектором.

Следовательно, N является коллектором.

Часть 2

Отрицательная клемма источника, которая подключается как к N, так и к N, подключается к N.

Для NPN-транзистора с общим эмиттером отрицательная клемма источника, которая подключается как к N, так и к N, соединяется с эмиттером.

Следовательно, N является излучателем.

На ток в цепи транзистора влияют смещения на границах базы и прилегающих к ней областях.

На следующем рисунке показано, как материалы p-типа и n-типа в транзисторе NPN реагируют на источники разности потенциалов в цепи. Свободные электроны показаны синими кружками. Вакансии показаны красными кольцами.

На схеме показаны четыре важные вещи:

• Базовая область тоньше, чем области коллектора и эмиттера. У настоящего транзистора базовая область очень тонкая по сравнению с другими областями. Разница в толщине намного больше, чем показано на диаграмме.
• Концентрация вакансий в базовой области значительно ниже концентрации свободных электронов в эмиттерной и коллекторной областях.
• Эмиттер смещен в прямом направлении, а коллектор смещен в обратном направлении.
• Отрицательные клеммы обоих источников разности потенциалов имеют одинаковый потенциал.

Токи в разных частях этой цепи зависят от полупроводниковых свойств и размеров областей эмиттера, базы и коллектора.

В схеме направления тока для каждого соединения транзистора следующие:

• Имеется ток вне связи с областью эмиттера. Это можно обозначить 𝐼E.
• Ток в соединении области коллектора. Это можно обозначить как 𝐼C.
• В соединении базовой области присутствует ток. Это можно обозначить как 𝐼B.

Эти токи показаны на следующем рисунке. Также показан поток свободных электронов.

Мы видим, что 𝐼E возникает из-за движения свободных электронов из эмиттера в базовую область.

Свободные электроны, движущиеся от эмиттера к базе, ускоряются прямым смещением на эмиттере по направлению к коллектору. Большинство этих электронов имеют достаточную энергию, чтобы преодолеть эффект обратного смещения на коллекторе и перейти в область коллектора.

Небольшая часть электронов из области эмиттера рекомбинирует с вакансиями в базе. Базовый ток состоит из этих электронов.

Величина 𝐼B по сравнению с 𝐼C зависит от толщины базовой области и от разницы в концентрации легирования эмиттерной и базовой областей.

Существует формула, связывающая токи в транзисторной цепи.

Формула: связь между токами эмиттера, базы и коллектора

Значения тока коллектора 𝐼C, тока эмиттера 𝐼E и тока базы 𝐼B связаны следующим образом: 𝐼=𝐼+𝐼.ECB

Отношение 𝐼C к 𝐼B является важной величиной для транзисторной схемы. Для схемы транзистора с общим эмиттером значение 𝐼B обычно намного меньше, чем 𝐼C. Это связано с тем, что базовая область имеет низкую концентрацию и толщину легирования по сравнению с областью коллектора.

Отношение 𝐼C к 𝐼B можно определить, выразив 𝐼C как долю 𝐼E. Константа пропорциональности между 𝐼C и 𝐼E называется 𝛼. Это значит, что 𝐼=𝐼𝛼.CE

Должно быть, поэтому 𝐼=𝐼(1−𝛼).BE

Таким образом, отношение 𝐼C к 𝐼B определяется выражением 𝐼𝐼=𝐼𝛼𝐼(1−𝛼)𝐼𝐼=𝛼1−𝛼=𝛽,CBEECB где 𝛽 называется усилением по току схемы.

Формула: Коэффициент усиления по току в соединении с общим эмиттером

Коэффициент усиления по току транзисторной схемы 𝛽 определяется выражением 𝛽=𝐼𝐼,CB где 𝐼C — ток коллектора, а 𝐼B — ток базы.

Величина 𝐼B по сравнению с 𝐼C зависит от толщины базовой области и от разницы в концентрации легирования эмиттерной и базовой областей.

Для цепи, где 𝐼≪𝐼,БК должно быть так, что 𝛼≈1 и, следовательно, 𝛽 — очень большое значение.

На следующем рисунке показана схема транзистора с общим эмиттером с маркировкой различных значений схемы.

Показаны токи 𝐼C, 𝐼E и 𝐼B, а также

• 𝑉CC, разность потенциалов между коллектором и эмиттером,
• 𝑉CE, разность потенциалов между коллектором и эмиттером,
• 𝑉BE, разность потенциалов на базе и эмиттере,
• 𝑅C, сопротивление току коллектора,
• 𝑅B, сопротивление току базы.

Контакт эмиттерной области транзистора имеет нулевой потенциал по сравнению с 𝑉CC и 𝑉BE.

𝑉BE называется входным потенциалом, а 𝑉CE называется выходным потенциалом.

Давайте рассмотрим пример с токами в цепи транзистора.

Пример 2. Определение токов в цепи транзистора

NPN-транзистор подключен к источнику питания с напряжением 𝑉CC. Источник питания с напряжением 𝑉EB подключен к выводам эмиттера и базы транзистора, как показано на схеме. Есть ток 𝐼=99,5 смА между 𝑉CC и выводом коллектора, ток 𝐼E между 𝑉EB и выводом эмиттера и ток 𝐼=0,5 БмА между 𝑉EB и выводом базы.

1. Рассчитать 𝐼E.
2. Найдите скорость, с которой свободные электроны, диффундирующие через базовую область, рекомбинируют с дырками. Используйте 1,6 × 10 Кл для заряда электрона. Ответ в экспоненциальном представлении с точностью до одного десятичного знака.

Ответ

Часть 1

Токи в цепи связаны уравнением 𝐼=𝐼+𝐼.ЕЦБ Подставляя значения, указанные в вопросе, видим, что 𝐼=99,5+0,5=100.EmAmAmA

Часть 2

Базовый ток здесь предполагается полностью состоящим из свободных электронов, которые рекомбинируют с дырками в базе. Ток в базовой области равен 0,5 мА, что составляет 5·10 А. Один ампер равен одному кулону в секунду.

Число электронов, 𝑛, рекомбинирующих в секунду для создания этого тока, определяется выражением 𝑛=5×10/1,6×10. CsC

В экспоненциальном представлении с точностью до одного десятичного знака 𝑛 равно 3,1×10 с ⁻¹ .

Давайте рассмотрим пример, связанный с коэффициентом усиления по току в транзисторной схеме.

Пример 3. Определение коэффициента усиления по току для транзисторной цепи

NPN-транзистор подключен к источнику питания с напряжением 𝑉CC. Источник питания с напряжением 𝑉EB подключен к выводам эмиттера и базы транзистора, как показано на схеме. Между 𝑉CC и выводом коллектора имеется ток 𝐼=99,5CmA, между 𝑉EB и выводом эмиттера ток 𝐼=100,0EmA, и ток 𝐼B между 𝑉EB и выводом базы.

1. Рассчитать 𝐼B.
2. Коэффициент усиления транзистора по постоянному току равен отношению 𝐼C к 𝐼B. Рассчитайте коэффициент усиления транзистора по постоянному току.

Ответ

Часть 1

Токи в цепи связаны уравнением 𝐼=𝐼+𝐼.ECB

Мы можем сделать 𝐼B предметом этого уравнения, что даст нам 𝐼−𝐼=𝐼.ECB

Подставляя значения, указанные в вопросе, мы видим, что 𝐼=100−99,5=0,5. BmAmAmA

Часть 2

Коэффициент усиления по базовому току, 𝛽, определяется уравнением 𝛽=𝐼𝐼.CB

Подставляя значения, указанные в вопросе, видим, что 99,50,5=199,мАмА

Из второго закона Кирхгофа мы можем видеть, что в транзисторной схеме 𝑉=𝑉−𝐼𝑅.CECCCC

Мы знаем, что в такой схеме ток коллектора и ток базы связаны коэффициентом усиления по току согласно соотношению 𝐼=𝛽𝐼.CB

Это означает, что 𝐼C можно изменить, увеличив входной потенциал, так как увеличение 𝑉BE увеличивает 𝐼B.

Мы можем назвать 𝐼B входным током и назвать 𝐼C выходным током.

Для константы 𝛽 отношение 𝐼B к 𝐼C является константой для транзистора. Мы видим, что увеличение входного тока увеличивает выходной ток.

Рассмотрим пример изменения тока в транзисторной схеме.

Пример 4. Связь изменений тока в цепи транзистора

NPN-транзистор подключен к источнику питания с напряжением 𝑉CC. Источник питания с напряжением 𝑉EB подключен к выводам эмиттера и базы транзистора, как показано на схеме. Существует ток 𝐼C между 𝑉CC и выводом коллектора, ток 𝐼E между 𝑉EB и выводом эмиттера и ток 𝐼B между 𝑉EB и выводом базы. Внешнее сопротивление 𝑅C помещается между 𝑉CC и выводом коллектора, а внешнее сопротивление 𝑅B размещается между 𝑉EB и выводом базы. Разность потенциалов на выводах коллектора и эмиттера равна 𝑉CE.

1. Если значение 𝑅B уменьшается, что из следующего наиболее точно описывает влияние на значение 𝐼C?
   1. 𝐼C увеличивается.
   2. 𝐼C уменьшается.
   3. 𝐼C постоянна.
2. Если значение 𝑅B увеличивается, что из следующего наиболее точно описывает влияние на значение 𝐼C?
   1. 𝐼C постоянна.
   2. 𝐼C увеличивается.
   3. 𝐼C уменьшается.

Ответ

Часть 1

Уменьшение 𝑅B увеличивает 𝐼B.

Из уравнения 𝐼=𝛽𝐼,CB мы видим, что для постоянного 𝛽 увеличение 𝐼B будет увеличивать 𝐼C.

Часть 2

Увеличение 𝑅B уменьшает 𝐼B.

Из уравнения 𝐼=𝛽𝐼,CB мы видим, что для постоянного 𝛽 уменьшение 𝐼B будет уменьшать 𝐼C.

Соотношение между входными и выходными значениями тока не является прямо пропорциональным.

Это означает, что значение коэффициента усиления по току на самом деле не постоянно, а приблизительно постоянно для некоторых значений 𝐼B и 𝐼C.

Чтобы показать, как изменение значения 𝐼B соответствует большому изменению 𝐼C, покажем эффект небольшого изменения небольшого числа, которое используется для деления гораздо большего числа.

Например, рассмотрим уравнение 𝑛=𝑎𝑏.

Пусть 𝑎=1 и пусть 𝑏=0,002.

Тогда у нас есть 𝑛=10,002=500.

Теперь предположим, что у нас есть значение Δ𝑚=Δ𝑎=−Δ𝑏.

Пусть Δ𝑚 будет 0,001.

Это означает, что 𝑎 увеличивается на 0,001, а 𝑏 уменьшается на 0,001.

Тогда у нас есть 𝑛=1,0010,001=1001.

Мы видим, что изменение 𝑚 на 0,001 увеличило 𝑛 на 501.

Теперь предположим, что мы принимаем Δ𝑚 равным 0,0015.

Тогда у нас есть 𝑛=1,00150,0005=2003.

Мы видим, что изменение 𝑚 на 0,0015 увеличило 𝑛 на 1‎ ‎503.

График зависимости 𝑛 от 𝑚 показывает, насколько большим может быть изменение 𝑛, чем изменение 𝑚.

Мы видим, что этот граф в основном состоит из двух областей. В одном регионе значение 𝑛 приблизительно постоянно при изменении значения 𝑚, а в другом регионе значение 𝑚 приблизительно постоянно при изменении 𝑛. Эти области соответствуют примерно постоянным значениям коэффициента усиления по току для транзистора, когда он работает как закрытый ключ и как открытый ключ.

Мы также можем рассматривать входной и выходной потенциалы вместо входного и выходного тока.

Из уравнения 𝑉=𝑉−𝐼𝑅,CECCCC мы видим, что при максимальном значении 𝐼C получается минимальное значение выходного потенциала.

Если входной потенциал уменьшается, как входной ток, так и выходной ток уменьшаются. Выходной ток равен нулю для нулевого входного тока.

При нулевом выходном токе достигается максимальное значение выходного потенциала.

График изменения выходного потенциала транзистора от его входного потенциала показан на следующем рисунке.

Давайте теперь обобщим то, что было изучено в этом объяснителе.

Ключевые моменты

• Транзистор состоит либо из двух полупроводников n-типа по обе стороны от полупроводника p-типа (NPN), либо из двух полупроводников p-типа по обе стороны от полупроводника n-типа (PNP).
• Транзистор имеет выводы коллектора, эмиттера и базы. Для каждой полупроводниковой области имеется одна клемма.
• Транзистор используется в схеме, содержащей два источника разности потенциалов. Источники разности потенциалов смещают в прямом направлении эмиттер и обратное смещение коллектора.
• Токи в различных частях схемы транзистора зависят от полупроводниковых свойств и размеров областей эмиттера, базы и коллектора.
• Токи на выводах эмиттера 𝐼E, коллектора 𝐼C и базы 𝐼B связаны формулой 𝐼=𝐼+𝐼.ECB
• Токи на выводах эмиттера 𝐼E и коллектора 𝐼C связаны формулой 𝐼=𝐼𝛼,CE где 𝛼 — константа.