Типы и схемы включения транзисторов: СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА

Основные схемы включения транзисторов

Транзистор, как полупроводниковый прибор, имеющий три электрода (эмиттер, базу, коллектор), можно включить тремя основными способами (рис. 1 — 6).

1. Схемы включения транзисторов структуры N-P-N
2. Схемы включения транзисторов структуры P-N-P
3. Применение схем включения транзисторов
4. Схемы включения полевых транзисторов
5. Схемы составных транзисторов

Как известно, входной сигнал поступает на усилитель по двум проводам; выходной сигнал отводится также по двум проводам. Следовательно, для трех-электродного усилительного прибора при подаче входного и съеме выходного сигнала по двум проводам один из электродов будет непременно общим.

Соответственно тому, какой из электродов в схеме включения транзистора будет являться общим, различают три основные схемы включения: с общим эмиттером (ОЭ), общим коллектором (ОК) и общей базой (ОБ).

Схемы включения транзисторов структуры N-P-N

Рис. 1. Схема включения N-P-N транзистора с общим эмиттером (ОЭ).

Рис. 2. Схема включения N-P-N транзистора общим коллектором (ОК).

Рис. 3. Схема включения N-P-N транзистора с общей базой (ОБ).

Практические варианты схем включения транзисторов структуры п-р-п и р-п-р приведены на рисунках 1-6. Как следует из сопоставления рисунков, схемы эти идентичны и различаются лишь полярностью подаваемого напряжения.

Для определения входного (RBх.) и выходного (RBыx.) сопротивления каждой из схем включения, а также коэффициентов усиления по току (К,), напряжению (Ки) и мощности (КР=К|ХКи) расчетные и экспериментальные значения и формулы приведены в следующих таблицах:

Таблица с формулами приведена для приближенных расчетов, а для первоначальной, первичной оценки и сравнения свойств основных схем включения транзисторов предназначена вторая таблица с численными оценками.

Обозначения в таблице следующие:

• RH — сопротивление нагрузки;
• R3 — сопротивление эмиттера или отношение изменения напряжения на эмиттерном переходе к изменению тока эмиттера в режиме короткого замыкания в выходной цепи по переменному току;
• RB — сопротивление базы или отношение изменения напряжения между эмиттером и базой к изменению тока коллектора в режиме холостого хода входной цепи по переменному току;
• а — коэффициент усиления по току для схемы с общей базой;
• р — коэффициент усиления по току для схемы с общим эмиттером.

Схемы включения транзисторов структуры P-N-P

Рис. 4. Схема включения P-N-P транзистора с общим эмиттером (ОЭ).

Рис. 5. Схема включения P-N-P транзистора с общим коллектором (ОК).

Рис. 6. Схема включения P-N-P транзистора с общей базой (ОБ).

Применение схем включения транзисторов

Наиболее часто в практических схемах используют режим включения транзистора с общим эмиттером (как обладающий наибольшим коэффициентом усиления по мощности).

Эмиттерные повторители (схемы с общим коллектором) применяют для согласования высокого выходного сопротивления источника сигнала с низким входным сопротивлением нагрузки. Для построения высокочастотных усилителей (имеющих низкое входное сопротивление) используют схемы с общей базой.

В зависимости от наличия, полярности и величины потенциалов на электродах транзисторов различают несколько режимов его работы:

• Насыщение — транзистор открыт, напряжение на переходе К— Э минимально, ток через переходы максимален;
• Отсечка — транзистор закрыт, напряжение на переходе К — Э максимально, ток через переходы минимален;
• Активный — промежуточный между режимом насыщения и отсечки;
• Инверсный — характеризуется подачей на электроды транзистора обратной (инверсной) полярности рабочего напряжения.

В переключательно-коммутирующих схемах, имеющих только два состояния: включено (сопротивление ключевого элемента близко к нулю) и выключено (сопротивление ключевого элемента стремится к бесконечности), используются режимы насыщения и отсечки.

Активный режим широко применяют для усиления сигналов. Инверсный режим используют достаточно редко, поскольку улучшить показатели схемы при таком включении транзистора не удается.

Для того чтобы без расчетов первоначально оценить величины RC-элементов, входящих в состав схем (рис. 1, 2, 4, 5), можно принять величину сопротивления в коллекторной (эмиттерной) цепи равной нескольким кОм, а величину сопротивления в цепи базы в 30…50 раз большим.

При этом напряжение на коллекторе (эмиттере) должно быть равно половине напряжения питания. Для схемы с общей базой (рис. 3, 6) величина сопротивления R3, обычно не превышает 0,1… 1 кОм, величина сопротивления R2 составляет несколько кОм.

Величины реактивных сопротивлений конденсаторов С1 — C3 для наиболее низких частот, которые требуется усилить, должны быть примерно на порядок ниже соединенных с ними активных сопротивлений R1 — R3 (рис. 1 — 6).

В принципе, величины этих емкостей можно было бы выбрать со значительным запасом, но в этом случае увеличиваются габариты переходных конденсаторов, их стоимость, токи утечки, длительность переходных процессов и т.д.

В качестве примера приведем таблицу для быстрого определения величины реактивного сопротивления конденсаторов для нескольких частот:

Напомним, что реактивное сопротивление конденсатора Хс, Ом, можно вычислить по формуле:

Для постоянного тока реактивное сопротивление конденсаторов стремится к бесконечности. Следовательно, для усилителей постоянного тока (нижняя граничная частота усиления равна нулю) переходные конденсаторы не требуются, а для разделения каскадов необходимо предусматривать специальные меры.

Конденсаторы в цепях постоянного тока равносильны обрыву цепи. Поэтому при построении схем усилителей постоянного тока используют схемы с непосредственными связями между каскадами.

Разумеется, в этом случае необходимо согласование уровней межкаскадных напряжений.

При усилении переменного тока в цепи нагрузки усилительных каскадов зачастую используют индуктивные элементы. Отметим, что реактивное сопротивление индуктивностей растет с увеличением частоты.

Соответственно, с изменением сопротивления нагрузки от частоты, растет и коэффициент усиления такого каскада.

Схемы включения полевых транзисторов

Помимо биполярных транзисторов широкое распространение приобрели более современные элементы — полевые транзисторы (рис. 7—9).

Рис. 7. Схема включения полевого транзистора с общим истоком (ОИ).

Рис. 8. Схема включения полевого транзистора с общим стоком (ОС).

По аналогии со схемами включения биполярных транзисторов полевые включают с общим истоком, общим стоком и с общим затвором.

Рис. 9. Схема включения полевого транзистора с общим затвором (ОЗ).

Основные расчетные соотношения для этих схем включения полевых транзисторов приведены в таблице:

где:

• S — крутизна характеристики полевого транзистора, мА/В;
• R, — внутреннее сопротивление транзистора.

Ориентировочно величина R1 (рис. 7—9) может быть от нескольких Ом до единиц МОм, а R2 — несколько кОм. Отметим, что, как и для биполярных транзисторов, полевые также допускают работу с отсечкой, с насыщением; активный и инверсный режимы.

Схемы составных транзисторов

Для увеличения коэффициента передачи по току биполярного транзистора используют «составные» транзисторы, включаемые по схеме Дарлингтона (рис. 10—13).

Общий их коэффициент усиления несколько отличается от произведения коэффициентов усиления каждого из транзисторов. Одновременно ухудшается температурная стабильность схемы.

Рис. 10. Схема составного транзистора из двух кремниевых структуры N-P-N.

Рис. 11. Схема составного N-P-N транзистора из трех кремниевых структуры N-P-N. 

Рис. 12. Схема составного N-P-N транзистора из двух кремниевых структуры N-P-N и P-N-P. 

Рис. 13. Схема составного P-N-P транзистора из двух кремниевых структуры P-N-P и N-P-N.

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.

Для начинающих. Схемы включения транзистора. / Блог им. Nikolay / Блоги по электронике

Рассмотрим схему включения транзистора с общим эмиттером.
— сам термин названия данного включение уже говорит о специфике данной схемы. Общий эмиттер а в крации это ОЭ, подразумевает тот факт, что у входа данной схемы и выхода общий эмиттер.
Рассмотрим схему:


в этой схеме видим два источника питания, первый 1.5 вольт, использован как входной сигнал для транзистора и всей схемы. Второй источник питания 4.5 вольт, его роль питание транзистора, и всей схемы. Элемент схемы Rн – это нагрузка транзистора или проще говоря потребитель.

Теперь проследим саму работу данной схемы: источник питания 1.5 вольт служит входным сигналом для транзистора, поступая на базу транзистора он открывает его. Если рассматривать полный цикл прохода тока базы, то это будет так: ток проходит от плюса к минусу, то есть исходя от источника питания 1. 5 вольт, а именно с клеммы + ток проходит по общему эмиттеру проходя по базе и замыкает свою цепь на клемме – батареи 1.5 вольт. В момент прохождения тока по базе транзистор открыт, тем самым транзистор позволяет второму источнику питания 4.5 вольт запитать Rн. посмотрим прохождение тока от второго источника питания 4.5 вольт. При открывании транзистора входным током базы, с источника питания 4.5 вольт выходит ток по эмиттеру транзистора и выходит из коллектора прям на нагрузку Rн.

Коэффициент усиления равен отношению тока коллектора к току базы и обычно может достигать от десятков до нескольких сотен. Транзистор, включённый по схеме с общим эмиттером, теоретически может дать максимальное усиление сигнала по мощности, относительно других вариантов включения транзистора.
Теперь рассмотрим схему включения транзистора с общим коллектором:

На данной схеме видим, что тут общий по входу и выходу транзистора коллектор. По этому эта схема называется с общим коллектором ОК.
Рассмотрим её работу: как и в предыдущей схеме поступает входной сигнал на базу, (в нашем случае это ток базы) открывает транзистор. При открывании транзистора ток с батареи 4.5 в проходит от клеммы батареи + через нагрузку Rн поступает на эмиттер транзистора проходит по коллектору и заканчивает свой круг. Вход каскада при таком включении ОК обладает высоким сопротивлением, обычно от десятых долей мегаома до нескольких мегаом из-за того, что коллекторный переход транзистора заперт. А выходное сопротивление каскада – напротив, мало, что позволяет использовать такие каскады для согласования предшествующего каскада с нагрузкой. Каскад с транзистором, включённым по схеме с общим коллектором, не усиливает напряжение, но усиливает ток (обычно в 10 … 100 раз). К данным подробностям еще вернемся в следующих статьях, так как не возможно охватить все и всех за один раз.
Рассмотрим схему включения транзистора с общей базой.

Название ОБ это уже нам теперь говорит о многом – значит по включению транзистора общая база относительно входа и выхода транзистора.
В данной схеме входной сигнал подают между базой и эмиттером – чем нам служит батарея с номиналом 1.5 в, ток проходя свой цикл от плюса через эмиттер транзистора по его базе, тем самым открывает транзистор для прохода напряжения с коллектора на нагрузку Rн. Входное сопротивление каскада невелико и обычно лежит в пределах от единиц до сотни ом, что относят к недостатку описываемого включения транзистора. Кроме того, для функционирования каскада с транзистором, включённым по схеме с общей базой, необходимо два отдельных источника питания, а коэффициент усиления каскада по току меньше единицы. Коэффициент усиления каскада по напряжению часто достигает от десятков до нескольких сотен раз.
Вот рассмотрели три схемы включения транзистора, для расширения познаний могу добавить следующее:
Чем выше частота сигнала, поступающего на вход транзисторного каскада, тем меньше коэффициент усиления по току.
Коллекторный переход транзистора обладает высоким сопротивлением. Повышение частоты приводит к снижению реактивной ёмкости коллекторного перехода, что приводит к его существенному шунтированию и ухудшению усилительных свойств каскада.

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.

Как использовать транзистор в качестве переключателя с примерами схем

Транзистор — это электронный компонент, который также используется в качестве цифрового переключателя. Хотя он работает аналогично простому механическому переключателю. Но этот переключатель управляется цифровым сигналом высокой логики по сравнению с традиционными кнопками. Мы управляем традиционными переключателями вручную, применяя механическое усилие.

Транзистор Введение

Мы разработали этот цифровой переключатель, соединив полупроводниковые материалы P-типа и N-типа друг с другом. Когда мы объединяем полупроводниковые материалы P-типа и N-типа друг с другом, между ними образуется соединение. Этот переход также известен как PN-переход или транзистор. Этот PN-переход управляет протеканием тока через переход. Но этот переход разрывается при подаче надлежащего напряжения смещения на выводы транзистора.

Транзисторы бывают двух типов, такие как NPN и PNP. Это трехполюсное устройство. Эти клеммы:

• База (при использовании в качестве переключателя мы применяем логику управления этой клеммой)
• Коллектор
• Эмиттер

Когда мы подаем напряжение смещения на базовую клемму, PN-переход выходит из строя. После этого ток может протекать между выводами коллектора и эмиттера. В противном случае прямой ток не сможет протекать через устройство.

вы можете проверить эти практичные транзисторы: 2N2222, MPSA42, 2N3906

 Использование транзистора в качестве переключателя

Теперь мы узнаем:

• Как использовать транзистор в качестве переключателя в электронных схемах
• как использовать его в качестве переключателя в проектах микроконтроллеров.

Где использовать?

В любом приложении нам необходимо связать транзистор с микроконтроллером . Но вопрос, который может прийти вам в голову, Зачем нам нужен интерфейс  транзистора с микроконтроллером? Потому что выводы микроконтроллера не могут обеспечить выходной ток более 3мА и напряжение более 5В. Если мы хотим подключить нагрузку, которая требует более высокого рабочего тока, более 3 мА, это сожжет микроконтроллер. Многим выходным устройствам потребуется схема переключения транзисторов для работы с нагрузкой, требующей высокого тока, такой как реле, соленоиды и двигатели.

Как им пользоваться?

На этой диаграмме показаны три рабочие области транзистора, такие как область насыщения, активная область и область отсечки. В области насыщения он остается полностью включенным. В области отсечки он остается полностью выключенным. Для целей переключения нам нужно, чтобы это устройство работало либо в полностью включенной, либо в полностью выключенной области. Таким образом, мы можем игнорировать точку Q и переключать ее между областями насыщения и отсечки.

Как работают транзисторы в качестве переключателя?

Как мы видели ранее, мы можем использовать только два региона. Теперь мы увидим, как транзистор работает в этих областях.

Зона отсечки также известна как режим полного отключения. В этом режиме он действует как открытый переключатель. Чтобы устройство работало в режиме отсечки, мы должны подключить обратное смещающее напряжение к обоим переходам. Следовательно, в этом рабочем состоянии ток не может протекать между выводами коллектора и эмиттера из-за разомкнутой цепи между этими выводами.

В области насыщения транзистор остается в режиме полного открытия. Максимальный ток может протекать через коллектор к эмиттеру в зависимости от номинальной емкости транзистора. Мы обеспечиваем прямое смещение напряжения между базой и терминалом эмиттера. Он работает как короткое замыкание между коллектором и эмиттером. Напряжение смещения обычно превышает 0,7 вольта.

Пример цифровых логических переключателей

Это устройство на основе PN-перехода имеет множество применений, таких как сопряжение с сильноточной нагрузкой, сопряжение с реле и взаимодействие двигателей через микроконтроллеры. Но во всех этих приложениях основной целью является переключение.

На этой схеме приведен пример управления нагрузками высокой мощности, такими как двигатели, лампы и нагреватели.

• В этой схеме мы хотим управлять нагрузкой 12 вольт от цифровой логической схемы И. Но на выходе логического элемента И всего 5 вольт
• Используя транзистор в качестве переключателя, мы можем управлять 12-вольтовыми или даже высоковольтными нагрузками с помощью 5-вольтового цифрового логического сигнала
• Мы также можем использовать эти устройства для более быстрого переключения и управления широтно-импульсной модуляцией в отличие от традиционных механических переключателей Пример управления двигателем

  В этом примере мы используем управление двигателем постоянного тока с помощью переключателя. Полупроводниковый прибор действует как переключатель. На этой схеме мы можем подать управляющий сигнал с любого микроконтроллера, такого как платы разработки Arduino, STM32F4.

  Резистор с базовой клеммой является токоограничивающим резистором. Потому что контакты GPIO любого микроконтроллера могут обеспечить базовый управляющий ток менее 20 мА. Кроме того, D1 является диодом свободного хода, который регулирует противо-ЭДС двигателя. Он обходит эффект обратной ЭДС. Мы можем использовать любой транзистор в зависимости от номинальной мощности двигателя.

  В заключение, если управляющий сигнал на базовом входе равен 0 вольт. Он подаст сигнал ВКЛ. Потому что мы используем переключатель PNP в этой примерной схеме. Точно так же он останется выключенным, его управляющий сигнал имеет высокий логический уровень.

  Транзистор в качестве переключателя с Arduino Пример

  На этой схеме показано взаимодействие Arduino с транзистором NPN и двигателем. Эта схема предназначена только для демонстрационных целей. Потому что мы обеспечиваем питание нагрузки через питание Arduino. В этом примере мы можем управлять только 5-вольтовым двигателем постоянного тока. Если вам нужно управлять двигателем большой мощности, вы должны использовать специальный силовой транзистор и отдельный блок питания.

  Транзистор как переключатель Моделирование Proteus Пример

  Этот пример является точной копией предыдущей схемы. Но вместо него используется NPN-транзистор. Поэтому управляющие сигналы будут действовать наоборот.

  Транзистор в качестве переключателя Примеры

  В этом разделе мы увидим различные примеры использования транзистора в качестве переключателя.

  Два транзистора в качестве примера переключателя

  В этой схеме два транзистора. У первого транзистора база заземлена и через нее не может протекать ток. В результате транзистор «заперт», и через лампу не может течь ток. В другом случае в базу течет ток, поэтому транзистор «включен», и ток может протекать через него, что приводит к включению лампочки.

  В этом примере два резистора установлены так, что база транзистора находится под достаточно высоким напряжением, чтобы через него протекал ток, и, как следствие, транзистор открыт. В результате ток течет через лампочку, которая излучает свет.

  Управление током базы транзистора с помощью потенциометра

  В этом случае ток, протекающий в базу, можно изменять. Если ток большой, транзистор открыт и лампочка горит. Если указатель на потенциометре перемещается вниз, ток в базе падает до тех пор, пока транзистор не закроется и через лампочку не будет течь ток.

  Реле управления с транзистором в качестве переключателя

  В этом примере принцип такой же, как и в предыдущем примере схемы, за исключением того, что вместо включения и выключения лампочки активируется катушка реле, которая, в свою очередь, включает свет лампочки во вторичной цепи.

  Управление работой транзисторного переключателя с помощью конденсатора

  В этой примерной схеме конденсатор используется для управления током, протекающим к базовой клемме транзистора. Первоначально конденсатор заряжается через резистор над ним. В конце концов верхняя пластина конденсатора достигает такого потенциала, что ток начинает течь в базу транзистора, включая транзистор и заставляя лампочку светиться.

  Следует также отметить, что лампа остается выключенной до тех пор, пока внутри конденсатора не накопится достаточно заряда, который может обеспечить ток включения на базовый вывод транзистора.

  В этом примере схемы конденсатор заряжается до тех пор, пока его нижняя пластина не окажется под таким низким потенциалом, что ток не сможет протекать через базу транзистора. В результате транзистор сначала включен, но затем через некоторое время выключается. В этой и последней схемах присутствует временной эффект. Через определенный промежуток времени, который можно определить выбором резистора и конденсатора, транзистор либо включается, либо выключается.

  Этот пример схемы транзистора в качестве переключателя аналогичен схеме из предыдущего примера, за исключением того, что, изменяя значение переменного резистора, можно изменять время, которое проходит до включения транзистора.

  Видеолекция

  В приведенной выше схеме логический пробник используется в качестве входа от микроконтроллера, а диод D1 используется в качестве обратного диода, чтобы позволить току течь, когда устройство находится в выключенном состоянии. Помните, что мы использовали 3904 просто для демонстрации. При выборе транзисторов следует учитывать максимальный ток, который может протекать через транзистор во включенном состоянии. Вход микроконтроллера используется только для управления транзистором во включенном или выключенном состоянии, как показано на рисунке ниже.

  Обратите внимание, что обычно к выходному устройству подключается диод для подавления противо-ЭДС. Это важно для таких устройств, как реле, соленоиды и двигатели, которые создают противо-ЭДС, когда питание остается для отключения.

  На практике мы использовали в основном реле для нагрузок с высокими требованиями к току. В этом случае транзистор, используемый для управления реле и нагрузкой, подключается к реле.

  • . Примеры схем обнаружения пересечения нуля
  • Введение в 3D-печать, работу и приложения
  • Светоизлучающий диод
  • Введение в связь UART
  • Разница между ЭЛТ-монитором и ЖК-дисплеем
  • Введение в цифро-аналоговый преобразователь и типы ЦАП
  • Введение, работа и типы термопар
  • Различные типы неисправностей трехфазного асинхронного двигателя
  • D Моделирование и анализ конструкции триггера с использованием различных программ
  • Типы работы и настройки ПИД-регулятора
  • Рабочие области применения и преимущества ультразвукового датчика

  Транзисторные рабочие области и характеристики схемы переключения

  Введение

  Полупроводниковый транзистор используется для усиления, управления и генерации электрических сигналов и мощности. Это переключатель переменного тока, способный управлять выходным током в зависимости от входного напряжения. В отличие от обычных механических переключателей (таких как реле, переключатель), транзисторы используют электрические сигналы для управления собственным открытием и закрытием, поэтому скорость переключения может быть очень высокой.

  Основные сведения о транзисторах

  Catalog

  Introduction

  Ⅰ Transistor Electrons and Holes

  Ⅱ Transistor Characteristics

  Ⅲ Three Transistor Regions

  Ⅳ Input and Output Characteristics 4.1 Входные характеристики 4.2 Выходные характеристики

  Ⅴ Насыщенность и искажения отсечки 5.1 Анализ формы волны базовой схемы усилителя общего эмиттера 5.2 Обоснованность и необходимость конструкции схемы транзисторного переключателя

  ⅵ Транзисторы.

  Ⅶ Часто задаваемые вопросы

  Ⅰ Электроны и дырки транзистора

  0167 полевой транзистор ( FET ), и может использоваться как усиление сигнала, генерация и модуляция.
  Транзистор имеет три полюса, три области и два PN-перехода (наблюдение за его структурой помогает понять, как он работает.

  Рисунок 1. Структура транзистора

  Движение носителей заряда .Движение носителей заряда

  1) Полость на рисунке заряжена положительно для дырок, а сплошные – отрицательно для электронов. Некоторые люди говорят, как дыры могут двигаться? Это связано с рекомбинацией движения электрона и дырки, что легко понять с макроскопической точки зрения, поскольку дырка движется.
  2) Эмиттерный процесс характеризуется высокой концентрацией, поэтому, когда эмиттерный переход смещен в прямом направлении, будет эмитировано большое количество электронов, поэтому он называется эмиттерным.
  3) Концентрация многих электронов в Р-области базы – дырки, концентрация низкая и очень тонкая. Когда электроны из эмиттерного перехода переходят, здесь происходит небольшая рекомбинация с базой, что приводит к току базы IB, и большая часть электронов принимается. Сила электрического поля будет дрейфовать к коллектору.
  4) Коллектор имеет большую площадь, которая помогает собирать электроны, испускаемые эмиттером, поэтому его называют коллектором. Цель состоит в том, чтобы собрать электроны для генерации большого тока, который оказывает эффект усиления на базовый ток.
  Диффузионное движение формирует эмиттерный ток IE, рекомбинационное движение формирует базовый ток IB, а дрейфовое движение формирует коллекторный ток IC, где IE=IC+IB.

  Ⅱ Характеристики транзистора

  1) IB управляет IC.
  Направление стрелки транзистора соответствует направлению тока.
  Направление тока типа NPN — B->E, тока типа PNP — E->B, то есть ток управляет током, а малый ток IB управляет большим током IC.
  2) Транзистор выполняет усилительную функцию.
  Ток, протекающий по IB, очень мал. Если ток, протекающий через IB, равен 1 мА, ток через IC в два раза больше, чем через IB, а ток через IC в 90–100 раз больше, чем через IB, то есть 100 мА.
  3) Для трубки NPN при заземлении полюса е, когда IB>=1мА, Rce≈0, Uce≈0,3в, то есть транзистор насыщается и включается. Когда PNP используется в качестве переключателя, полюс e должен быть подключен к источнику питания, а полюс c должен быть подключен к нагрузке.
  4) При IB>1мА, Vbe=0,7В триод полностью включен и играет переключающую роль, Vbe>=0,7В => IC стремится к бесконечности. Если Vbe<0,7v, то транзистор не полностью открыт, и Vce имеет большое падение напряжения. То есть Rce большое.
  Примечание. При проектировании коммутационных цепей с транзисторами существует два метода проектирования: можно выбрать тип
  PNP, когда источник питания подключен к полюсу e, а нагрузка подключена к полюсу c. Можно выбрать тип
  NPN, когда источник питания подключен к полюсу c, а полюс e подключен к GND.
  Однако метод типа PNP требует взаимодействия с другим транзистором типа NPN, что увеличивает стоимость. Как правило, рекомендуется тип NPN, источник питания подключается к полюсу c, а полюс e подключается к GND.

   

  Ⅲ Три области транзистора

  Область отсечки, активная область, область насыщения

  Рис. понять его особенности. Область отсечки и активную область на кривой ниже понять легче, в то время как область насыщения невозможно понять, глядя на график, иначе это будет очень запутанно.
  (1) Зона отсечки: Проще говоря, транзистор не включен, Ube< напряжения включения, обычно меньше 0,5 В или 0,7 В, в это время IB=0, IC=Iceo≈0.
  (2) Активная область: Когда VBB постепенно увеличивается, VBB>Uon и VBB>=UBE, эмиттерный переход смещен в прямом направлении, а коллекторный — в обратном. С микроскопической точки зрения эмиттерный переход включается, в результате чего происходит диффузия большого количества электронов, небольшая часть базы рекомбинирует, а большая часть электронов собирается коллекторным переходом под действием сила электрического поля (коллекторный переход смещен в обратном направлении), формирующая в β раз больший ток ИБ. (Концентрация эмиттера высока, а площадь коллекторного перехода велика, поэтому процесс определяется), то есть возникает эффект усиления тока. В это время транзистор работает в расширенном состоянии, потому что способность коллектора собирать электроны очень велика, а IB увеличивается, тогда может быть собрано больше электронов, в результате чего IC в β раз больше, чем IB.
  (3) Область насыщения: когда VBB продолжает увеличиваться до определенной степени, поскольку VCC остается неизменным, IC увеличивается, а напряжение на RC увеличивается, UCE естественным образом уменьшается. Когда UCE0, таким образом, электроны все равно будут двигаться от эмиттера к коллектору. В Кроме того, движение в основном является диффузионным движением и дрейфовым движением.Дрейфовое движение подавляется, но концентрация электронов из эмиттера высока, и диффузионное движение будет продолжаться). Когда ИБ продолжает нормально увеличиваться, ИК не может увеличиваться в β-кратно, и создается впечатление, что ИК достигла «насыщения», то есть не может продолжать увеличиваться.
  Для напряжения коллектора его необходимо рассчитать по формуле Uce=VCC-βIb. По мере увеличения Ib Uce будет уменьшаться, так что Ube>Uce, то есть коллекторный переход смещен в прямом направлении.
  Область отсечки и область насыщения обычно используются во встраиваемых системах для реализации функции «переключатель». Когда транзистор находится в области отсечки, «ключ» включен, Uce≈VCC, а когда транзистор находится в области насыщения, «ключ» закрыт, Uce≈ 0В. Транзистор привода переключается между областью отсечки и областью насыщения, требуя, чтобы ЦП выдавал импульсный сигнал только высокого и низкого уровня, а не аналоговые сигналы.
  Это упрощенная схема типичного соединения с общим эмиттером.

  Рис. 4. Характеристика напряжения

  1. Когда UI относительно мал и напряжение включения не достигается, тогда IC=0, RC не делит напряжение и UO=VCC.
  2. Когда UI продолжает увеличиваться и достигает напряжения включения, IB будет увеличиваться равномерно, IC=β*IB также будет равномерно увеличиваться, парциальное давление на RC будет увеличиваться равномерно, и UO=VCC-URC, UO будет уменьшаться. равномерно.
  3. Когда UI продолжает увеличиваться, IB продолжает увеличиваться, IC также увеличивается, а также увеличивается парциальное давление RC, вызывая уменьшение UC до тех пор, пока не приблизится к 0, способность коллектора собирать электроны недостаточна, и транзистор достигает насыщения. В аналоговой схеме попытайтесь заставить схему работать в увеличенной области, линейной области на рисунке выше.

   

  Ⅳ Входные и выходные характеристики

  4.1 Входные характеристики

  Рис. 5. Входная характеристика

  Когда UCE=0, это эквивалентно прямому соединению между коллектором и эмиттером (эквивалентно двум параллельным PN-переходам), поэтому входной характеристикой iB является вольт-амперная характеристика узла ПН.
  Увеличение ЭКЭ эквивалентно усилению способности коллектора С собирать электроны, т. е. увеличивается ИК, а потому ИО остается неизменным (как было сказано выше, ИО формируется за счет диффузии высокая концентрация политронов), IE=IC+IB, Следовательно, IB уменьшается. Следовательно, при одинаковом UBE, чем больше UCE, тем меньше IB, что отражается на графике при смещении кривой вправо.
  Когда UCE увеличивается до определенной степени, он уже может собрать большую часть электронов. Увеличение UCE не приведет к значительному увеличению количества собранных электронов, поэтому IC не увеличивается, IB не уменьшается, и кривая не сдвигается вправо. Следовательно, для маломощных ламп кривая входной характеристики с UCE более 1 В может быть протестирована в качестве репрезентативной.

  4.2 Выходные характеристики

  Рисунок 6. Выходная характеристика

  1) Когда управляющая IB не изменяется, получается кривая, а несколько IB имеют несколько кривых.
  2) Посмотрите на IB, когда увеличивается UCE, это означает, что способность коллектора собирать электроны увеличивается, и IC должен увеличиваться. На рисунке показана область насыщения. Многие здесь не понимают, почему сначала идет насыщение, а потом уже усиление. Эта картина не является хронологической картиной, не используйте хронологический порядок, чтобы понять. Если вы хотите посмотреть на время, когда входное напряжение UBE увеличивается, выходное напряжение UCE представляет собой нормальную временную последовательность от большего к меньшему, поэтому график должен смотреть на горизонтальную ось в обратном порядке, и вы можете видеть, что площадь усиления сначала, а затем происходит насыщение.

   

  Ⅴ Искажения насыщения и отсечки

  5.1 Анализ формы сигнала базовой схемы усилителя с общим эмиттером

  UCE — выходное напряжение UO, и изменение UCE изменяется вверх и вниз в статической рабочей точке UCEQ (когда IB изменяется динамически) .

  Рис. 7. Анализ формы сигнала схемы усилителя с общим эмиттером

  1) Искажение при насыщении возникает из-за увеличения IB, увеличения парциального давления RC и уменьшения UCE. Согласно выходным характеристикам, UCE мал, а чрезмерная передача, но недостаточный сбор, поэтому возникает искажение насыщения, отражающее искажение дна, увеличивается IB, а UCE слишком мал и близок к 0,9.0247 2) Когда происходит искажение отсечки, IB уменьшается, парциальное давление RC уменьшается, а UCE увеличивается. Если IB близко к 0, переход передатчика не проводит, и IC также близко к 0, тогда UCE близок к VCC, и возникают искажения отсечки.

  5.2 Осуществимость и необходимость разработки схемы транзисторного переключателя

  Осуществимость: Любой, кто использовал транзистор, знает, что у него есть характеристика, то есть он имеет состояние насыщения и состояние отсечки. Именно благодаря этим двум состояниям его можно применить к схеме переключения.
  Необходимость: Предположим, мы проектируем схему системы, и некоторые напряжения, сигналы и т. д. необходимо отключить во время работы системы, но их нельзя отключить механически. В настоящее время они могут быть обработаны только программным обеспечением, которое требует в качестве основы коммутационную схему.

   

  Ⅵ Схемы переключения транзисторов

  6.1 Базовая схема переключения транзисторов NPN

  Рис. 8. Схема транзисторного переключения

  На следующем рисунке показана базовая схема переключения триода. База NPN должна быть подключена к резистору (R2), а коллектор — к нагрузочному резистору (R1).
  Прежде всего, нам нужно знать, что когда в базе нет тока, в коллекторе нет тока, а трубка находится в выключенном состоянии. Когда в базе есть ток, коллектор будет протекать с большим током, то есть он войдет в состояние насыщения, что эквивалентно выключенному состоянию. Разумеется, база должна иметь вход по напряжению, соответствующий требованиям, обеспечивающим попадание трубки в область отсечки и область насыщения.

  6.2 Основная схема включения транзисторов PNP

  Рисунок 9. Базовая схема переключения PNP-транзистора

  Наиболее часто используемые транзисторы представляют собой схемы переключения. Транзисторы PNP и NPN представлены ниже. Давайте сначала поговорим о триоде типа PNP, обычно используются модели 9012, 8550 и так далее. Как его использовать, как показано ниже:
  FM — это зуммер, 8550 — это триод типа PNP, клемма C заземлена, клемма B управляется микроконтроллером, а клемма E подключена к VCC через FM. В соответствии с направлением стрелки, когда клемма E находится под высоким напряжением, когда клемма B также имеет высокое напряжение, тогда E и C отключаются, а когда клемма B имеет низкое напряжение, тогда E и C напрямую включаются. реализовать функцию переключателя. Обратите внимание: диод в направлении стрелки на триоде, пока диод проводит вперед, то триод можно включать вверх и вниз.

   

  Ⅶ Часто задаваемые вопросы

  1. Как работает полупроводниковый транзистор?
  Транзистор работает, когда электронов и дырок начинают двигаться через два перехода между кремнием n-типа и p-типа. Небольшой ток, который мы включаем на базе, создает большой ток между эмиттером и коллектором.

  2. Как можно использовать транзистор в качестве переключателя?
  Транзистор работает как однополюсный твердотельный переключатель на одно направление (SPST) . Когда на базу транзистора подается нулевой входной сигнал, он действует как разомкнутый ключ. Если на входную клемму подается положительный сигнал, он действует как замкнутый переключатель.

  3. Что такое p-n переход транзистора?
  В транзисторе средний слой (здесь n-область) называется базой, p-n переход, смещенный в прямом направлении , называется эмиттерным переходом , а p-n переход, смещенный в обратном направлении , называется коллекторным переходом . Благодаря положительному потенциалу на эмиттерном переходе дырки в p-области переходят в n-область (базу).

  4. Сколько PN-переходов в транзисторе?
  2 PN-перехода
  Следовательно, транзистор имеет 2 PN-перехода.

  5. Какие существуют два основных типа транзисторов?
  Транзисторы обычно делятся на два основных типа в зависимости от их конструкции. Эти два типа представляют собой биполярные переходные транзисторы (BJT) и полевые транзисторы (FET) .

  6. Как называются выводы транзистора?
  Транзистор представляет собой электронное устройство, которое содержит три вывода: эмиттер, база и коллектор. Малый ток на одной клемме используется для создания большого тока на остальных клеммах. Транзисторы в основном используются для коммутации и усиления.

  7. Что такое 3 вывода транзистора?
  Обычно в транзисторе имеется три электрических вывода, называемых эмиттером, коллектором и базой — или, в современных переключающих приложениях, истоком, стоком и затвором.

  8. Можно ли использовать транзистор в качестве усилителя?
  Одной из ключевых характеристик транзистора является то, что его можно использовать в качестве усилителя. Транзисторы могут действовать как усилители , пока они работают в активной области или когда она правильно смещена.

  9. Что такое транзистор PNP и NPN?
  Основное различие между NPN-транзисторами и PNP-транзисторами заключается в том, что NPN-транзистор включается, когда ток протекает через базу транзистора. В транзисторе этого типа ток течет от коллектора (C) к эмиттеру (E). Транзистор PNP включается, когда ток на базе транзистора отсутствует.

  10. Что такое NPN-транзистор?
  Транзисторы NPN представляют собой тип биполярного транзистора с тремя слоями , которые используются для усиления сигнала. Это устройство, которое управляется током. Транзистор отрицательный-положительный-отрицательный обозначается аббревиатурой NPN.

  11. Из чего состоит транзистор NPN?
  Транзистор с биполярным переходом состоит из трех кусочков кремния . В зависимости от того, что добавляется в кремний, он будет либо N-типа, либо P-типа. Транзистор NPN имеет кусок кремния P-типа (база), зажатый между двумя кусками N-типа (коллектор и эмиттер).

  12. Какие три области транзистора?
  BJT состоит из трех полупроводниковых областей с различным легированием: области эмиттера, области базы и области коллектора . Эти области относятся, соответственно, к p-типу, n-типу и p-типу в PNP-транзисторе и n-типу, p-типу и n-типу в NPN-транзисторе.

  13. В какой области транзистор действует как открытый ключ?
  область насыщения
  Транзистор действует как переключатель в области насыщения и области отсечки . Переход эмиттер-база и переход коллектор-база смещены в обратном направлении в области отсечки. Оба перехода смещены в прямом направлении в области насыщения.

  14. Как транзистор ведет себя как переключатель?
  Одно из наиболее распространенных применений транзисторов в электронных схемах — это простые переключатели . Короче говоря, транзистор проводит ток по пути коллектор-эмиттер только тогда, когда к базе приложено напряжение. Когда базовое напряжение отсутствует, переключатель выключен. Когда базовое напряжение присутствует, переключатель включен.

  15. Можно ли удалить искажение сигнала?
  Когда выходной сигнал усилителя колеблется в отрицательном направлении вблизи земли, выходной каскад может вносить некоторые искажения. Одним из возможных решений является смещение напряжения на выводе VREF до более положительного напряжения. … Это дает больше запаса для усилителя при отрицательном размахе сигнала, а может уменьшить искажения.

  16. Как подключить транзистор в качестве переключателя в цепи?
  Для подключения транзистора в качестве переключателя в цепи , подключаем выход устройства, которое включит транзистор, к базе транзистора. Эмиттер соединится с землей цепи. А коллектор будет подключаться к нагрузке, которая включит транзистор и питающему напряжению схемы.

  17. Зачем транзистору резистор?
  Резисторы используются как средство создания перепадов напряжения и, таким образом, переводя транзистор в желаемую рабочую область. потому что вам нужно ограничить ток полупроводниковыми клеммами. иначе транзисторы будут повреждены .

  18. Какие транзисторы наиболее популярны в каких схемах?
  Использование МОП-транзисторов и биполярных транзисторов
  МОП-транзистор на сегодняшний день является наиболее широко используемым транзистором как для цифровых, так и для аналоговых схем, на его долю приходится 99,9% всех транзисторов в мире. Биполярный переходной транзистор (BJT) ранее был наиболее часто используемым транзистором в период с 1950-х по 1960-е годы.

  19. Какой тип сигнала используется, когда транзистор используется в качестве переключателя?
  положительный сигнал
  При подаче положительного сигнала на базу транзистора он включается, действуя как замкнутый переключатель, и через устройство протекает максимальный ток цепи.