Transistorer - Grunnleggende, typer og baising-modus

Introduksjon til transistor:

Tidligere var den kritiske og viktige komponenten i et elektronisk apparat et vakuumrør det er et elektronrør som brukes til kontrollere elektrisk strøm . Vakuumrørene virket, men de er store, krever høyere driftsspenninger, høyt strømforbruk, gir lavere effektivitet, og katodeelektronemitterende materialer blir brukt opp i drift. Så det endte som varme som forkorte levetiden til selve røret. For å overvinne disse problemene ble John Bardeen, Walter Brattain og William Shockley oppfunnet en transistor på Bell Labs i 1947. Denne nye enheten var en mye mer elegant løsning for å overvinne mange av de grunnleggende begrensningene til vakuumrør.

Transistoren er en halvlederanordning som både kan lede og isolere. En transistor kan fungere som en bryter og en forsterker. Den konverterer lydbølger til elektroniske bølger og motstander, og styrer elektronisk strøm. Transistorer har en veldig lang levetid, mindre i størrelse, kan operere på forsyninger med lavere spenning for større sikkerhet og trengte ingen filamentstrøm. Den første transistoren ble produsert med germanium. En transistor utfører den samme funksjonen som en vakuumrørtriode, men bruker halvlederkryss i stedet for oppvarmede elektroder i et vakuumkammer. Det er den grunnleggende byggesteinen til moderne elektroniske enheter og finnes overalt i moderne elektroniske systemer.

Grunnleggende om transistor:

En transistor er en tre-terminal enhet. Nemlig

• Base: Dette er ansvarlig for å aktivere transistoren.
• Samler: Dette er den positive ledelsen.
• Emitter: Dette er den negative ledelsen.

Den grunnleggende ideen bak en transistor er at den lar deg kontrollere strømmen gjennom en kanal ved å variere intensiteten til en mye mindre strøm som strømmer gjennom en annen kanal.

Typer transistorer:

Det er to typer transistorer som er til stede, de er bipolare junction transistors (BJT), field-effect transistors (FET). Det strømmer en liten strøm mellom basen og emitteren, basisterminalen kan kontrollere en større strømstrøm mellom kollektoren og emitterterminalene. For en felteffekt-transistor har den også de tre terminalene, de er gate, kilde og avløp, og en spenning ved porten kan kontrollere en strøm mellom kilde og avløp. De enkle diagrammene for BJT og FET er vist i figuren nedenfor:

Bipolar Junction Transistor (BJT)

Felteffekt-transistorer (FET)

Som du ser, kommer transistorer i en rekke forskjellige størrelser og former. En ting alle disse transistorene har til felles er at de hver har tre ledninger.

• Bipolar kryssstransistor:

En Bipolar Junction Transistor (BJT) har tre terminaler koblet til tre dopede halvlederregioner. Den kommer med to typer, P-N-P og N-P-N.

P-N-P transistor, bestående av et lag N-dopet halvleder mellom to lag P-dopet materiale. Basestrømmen som kommer inn i samleren forsterkes ved utgangen.

Det er da PNP-transistoren er PÅ når basen er trukket lavt i forhold til emitteren. Pilene til PNP-transistoren symboliserer strømningsretningen når enheten er i aktiv modus for videresending.

N-P-N transistor som består av et lag med P-dopet halvleder mellom to lag N-dopet materiale. Ved å forsterke strøm basen får vi høy kollektor og emitterstrøm.

Det er da NPN-transistoren er PÅ når basen blir trukket lavt i forhold til emitteren. Når transistoren er i PÅ-tilstand, er strømmen mellom transistorens kollektor og emitter. Basert på minoritetsbærere i P-typen regionen beveger elektronene seg fra emitter til kollektor. Det tillater større strøm og raskere drift på grunn av dette, de fleste bipolare transistorer som brukes i dag er NPN.

• Felteffekttransistor (FET):

Felteffekttransistoren er en unipolær transistor, N-kanal FET eller P-kanal FET brukes til ledning. De tre terminalene til FET er kilde, gate og avløp. De grunnleggende n-kanal- og p-kanal-FET-ene er vist ovenfor. For en n-kanal FET er enheten konstruert av n-type materiale. Mellom kilde og avløp fungerer materialet av den typen som en motstand.

Denne transistoren styrer de positive og negative bærerne angående hull eller elektroner. FET-kanal dannes ved å flytte positive og negative ladningsbærere. Kanalen til FET som er laget av silisium.

Det er mange typer FET-er, MOSFET, JFET, etc. Applikasjonene til FET-er er i en forsterker med lav støy, bufferforsterker og en analog bryter.

Bipolar Junction Transistor Biasing

Transistorer er de viktigste halvlederaktive enhetene som er essensielle for nesten alle kretser. De brukes som elektroniske brytere, forsterkere osv. I kretser. Transistorer kan være NPN, PNP, FET, JFET, etc som har forskjellige funksjoner i elektroniske kretser. For riktig bruk av kretsen er det nødvendig å forspenne transistoren ved hjelp av motstandsnettverk. Driftspunktet er punktet på utgangskarakteristikkene som viser Collector-Emitter-spenningen og Collector-strømmen uten inngangssignal. Driftspunktet er også kjent som Bias-punktet eller Q-punktet (Quiescent point).

Biasing er referert til å gi motstander, kondensatorer eller forsyningsspenning, etc for å gi riktig driftsegenskaper til transistorene. DC-forspenning brukes til å oppnå DC-kollektorstrømmen ved en bestemt kollektorspenning. Verdien av denne spenningen og strømmen uttrykkes i form av Q-punktet. I en transistorforsterkerkonfigurasjon er IC (maks) den maksimale strømmen som kan strømme gjennom transistoren, og VCE (maks) er den maksimale spenningen som påføres over enheten. For å arbeide transistoren som en forsterker, må en lastmotstand RC kobles til samleren. Biasing setter DC-driftsspenningen og strømmen til riktig nivå slik at AC-inngangssignalet kan forsterkes riktig av transistoren. Det riktige forspenningspunktet er et sted mellom transistorens helt PÅ eller helt AV-tilstand. Dette sentrale punktet er Q-punktet, og hvis transistoren er riktig forspent, vil Q-punktet være det sentrale operasjonspunktet til transistoren. Dette hjelper utgangsstrømmen til å øke og redusere når inngangssignalet svinger gjennom hele syklusen.

For å sette riktig Q-punkt på transistoren, brukes en kollektormotstand til å sette kollektorstrømmen til en konstant og jevn verdi uten noe signal i basen. Dette jevne DC-driftspunktet er satt av verdien av forsyningsspenningen og verdien av baseforspenningsmotstanden. Base-bias motstander brukes i alle de tre transistorkonfigurasjonene som vanlig base, felles kollektor og Common emitter konfigurasjoner.

Modus av forspenning:

Følgende er de forskjellige modusene for transistorbasert forspenning:

1. Gjeldende forspenning:

Som vist i figur 1 brukes to motstander RC og RB for å stille baseforskjellen. Disse motstandene etablerer den første driftsområdet til transistoren med forspenning med fast strøm.

Transistorens forspenninger forspenes med en positiv basisspenningsspenning gjennom RB. Spenningsfallet for base-emitter er 0,7 volt. Derfor er strømmen gjennom RB jeg_B= (V._DC- V_VÆRE) / JEG_B

2. Tilbakemelding forspenning:

Figur 2 viser transistorforspenningen ved bruk av en tilbakemeldingsmotstand. Basisforspenningen oppnås fra kollektorspenningen. Samler tilbakemelding sørger for at transistoren alltid er forspent i den aktive regionen. Når kollektorstrømmen øker, synker spenningen ved kollektoren. Dette reduserer basestasjonen som igjen reduserer samlerstrømmen. Denne tilbakemeldingskonfigurasjonen er ideell for transistorforsterkerdesign.

3. Dobbel tilbakemelding

Fig.3 viser hvordan forspenningen oppnås ved bruk av dobbel tilbakemeldingsmotstand.

Ved å bruke to motstander øker RB1 og RB2 stabiliteten angående variasjonene i Beta ved å øke strømmen gjennom baseforstyrremotstandene. I denne konfigurasjonen er strømmen i RB1 lik 10% av samlerstrømmen.

4. Spenningsdelende forspenning:

Figur 4 viser spenningsdelerforspenningen der to motstander RB1 og RB2 er koblet til basen til transistoren og danner et spenningsdelernettverk. Transistoren får forspenninger ved spenningsfallet over RB2. Denne typen forspenningskonfigurasjon brukes mye i forsterkerkretser.

5. Dobbel base forspenning:

Figur 5 viser dobbel tilbakemelding for stabilisering. Den bruker både tilbakemelding fra sender og samler for å forbedre stabiliseringen ved å kontrollere samlerstrømmen. Motstandsverdier bør velges for å stille spenningsfallet over emittermotstanden 10% av forsyningsspenningen og strømmen gjennom RB1, 10% av kollektorstrømmen.

Fordeler med transistor:

1. Mindre mekanisk følsomhet.
2. Lavere kostnader og mindre i størrelse, spesielt i kretser med små signaler.
3. Lav driftsspenning for større sikkerhet, lavere kostnader og strammere klareringer.
4. Ekstremt lang levetid.
5. Intet strømforbruk av en katodevarmer.
6. Rask bytte.

Det kan støtte utformingen av komplementær-symmetri kretser, noe som ikke er mulig med vakuumrør. Hvis du har spørsmål om dette emnet eller det elektriske og elektroniske prosjekter la kommentarene nedenfor.