Caratteristiche dei transistor bipolari

Alla fine della parte precedente dell'articolo, è stata fatta una "scoperta". Il suo significato è che una piccola corrente di base controlla una grande corrente di collettore. Questa è precisamente la proprietà principale. transistor, la sua capacità di amplificare i segnali elettrici. Per continuare l'ulteriore narrazione, è necessario capire quanto è grande la differenza di queste correnti e come si verifica questo controllo.

Per ricordare meglio ciò che viene detto, la Figura 1 mostra un transistor n-p-n con alimentatori per i circuiti di base e del collettore ad esso collegati. Questo disegno è già stato mostrato. nella parte precedente dell'articolo.

Una piccola osservazione: tutto ciò che viene detto sul transistor della struttura n-p-n è abbastanza vero per il transistor p-n-p. Solo in questo caso la polarità delle fonti di energia dovrebbe essere invertita. E nella descrizione stessa, gli "elettroni" dovrebbero essere sostituiti con "buchi", ovunque si verifichino. Ma al momento, i transistor della struttura n-p-n sono più moderni, più richiesti, quindi è principalmente su di loro che viene detto.

Figura 1

Transistor a bassa potenza. Tensioni e correnti

La tensione applicata alla giunzione dell'emettitore (come viene comunemente chiamata la giunzione emettitore di base) è bassa per i transistor a bassa potenza, non più di 0,2 ... 0,7 V, che consente di creare una corrente di diverse decine di microampere nel circuito di base. Corrente di base contro tensione di base: viene chiamato l'emettitore caratteristica di ingresso transistor, che viene rimosso a una tensione fissa del collettore.

Una tensione dell'ordine di 5 ... 10 V viene applicata alla giunzione del collettore di un transistor a bassa potenza (questo è per la nostra ricerca), sebbene possa essere maggiore. A tali tensioni, la corrente del collettore può variare da 0,5 a diverse decine di milliampere. Bene, proprio nell'ambito dell'articolo ci limiteremo a tali quantità, poiché si ritiene che il transistor sia a bassa potenza.

Caratteristiche di trasmissione

Come menzionato sopra, una piccola corrente di base controlla una grande corrente di collettore, come mostrato nella Figura 2. Va notato che la corrente di base sul grafico è indicata in microampere e la corrente di collettore in milliampere.

Figura 2

Se si monitora attentamente il comportamento della curva, si può vedere che per tutti i punti nel grafico il rapporto tra la corrente del collettore e la corrente di base è lo stesso. Per fare ciò, è sufficiente prestare attenzione ai punti A e B, per i quali il rapporto tra la corrente del collettore e la corrente di base è esattamente 50. Questa sarà l'accelerazione corrente, indicata dal simbolo h21e - guadagno attuale.

h21e = Ik / Ib.

Conoscendo questo rapporto, non è difficile calcolare la corrente del collettore Ik = Ib * h21e

Ma in nessun caso dovresti pensare che il guadagno di tutti i transistor sia esattamente 50, come nella Figura 2. In effetti, a seconda del tipo di transistor, varia da unità a diverse centinaia e persino migliaia!

Se devi conoscere il guadagno per un transistor specifico che si trova sul tuo tavolo, allora questo è abbastanza semplice: i multimetri moderni, di regola, hanno una modalità di misurazione di h21e. Successivamente, spiegheremo come determinare il guadagno utilizzando un amperometro convenzionale.

Viene chiamata la dipendenza della corrente del collettore dalla corrente di base (Figura 2) risposta a transistor. La Figura 3 mostra una famiglia di caratteristiche di trasferimento di un transistor quando è acceso secondo un circuito con OE. Le caratteristiche sono prese a una tensione fissa del collettore-emettitore.

Figura 3. La famiglia di caratteristiche di trasferimento del transistor, quando è acceso secondo lo schema con OE

Se guardi più da vicino questa famiglia, puoi trarre diverse conclusioni.Innanzitutto, la caratteristica di trasferimento non è lineare, è una curva (sebbene al centro della curva sia presente una sezione lineare). È questa curva che porta a distorsioni non lineari se il transistor viene utilizzato per amplificare un segnale, ad esempio uno audio. Pertanto, è necessario "spostare" il punto operativo del transistor su una porzione lineare della caratteristica.

In secondo luogo, le caratteristiche prese a diverse tensioni Uke1 e Uke2 sono equidistanti (equidistanti l'una dall'altra). Questo ci consente di concludere che il guadagno del transistor (determinato dall'angolo della curva rispetto all'asse delle coordinate) non dipende dalla tensione del collettore-emettitore.

In terzo luogo, le caratteristiche non iniziano all'origine. Ciò suggerisce che anche a corrente di base pari a zero, una certa corrente scorre attraverso il collettore. Questa è esattamente la corrente iniziale, che è stata descritta nella parte precedente dell'articolo. La corrente iniziale per entrambe le curve è diversa, il che indica che dipende dalla tensione sul collettore.

Come rimuovere la caratteristica di trasferimento

Il modo più semplice per rimuovere questa caratteristica è accendere il transistor secondo il circuito mostrato in Figura 4.

Figura 4

Ruotando la manopola del potenziometro R, è possibile modificare una corrente di base Ib molto piccola, che porterà a una variazione proporzionale della corrente di collettore di grandi dimensioni Ik. Un tale processo "creativo" come suggerisce involontariamente la rotazione della manopola del potenziometro: "È possibile in qualche modo automatizzare questo processo di torsione della maniglia? Si scopre che puoi.

Per fare questo, invece di un potenziometro, è sufficiente collegare una fonte di tensione alternata, ad esempio un microfono a carbone, un circuito oscillatorio di un'antenna o un rivelatore di un ricevitore, dalle batterie EB-e in serie. Quindi questa tensione alternata controllerà la corrente del collettore del transistor, come mostrato nella Figura 5.

Figura 5

In questo circuito, la batteria EB-e funge da sorgente di polarizzazione per il punto operativo del transistor e il segnale di tensione CA verrà amplificato. Se si applica un segnale alternato, ad esempio una sinusoide, senza distorsione, i semicicli positivi apriranno il transistor e potrebbero anche amplificare.

Ma i semi-periodi negativi del transistor sono semplicemente chiusi, quindi non solo non amplificherà, ma non passeranno nemmeno attraverso il transistor. È quasi come se si collegasse l'altoparlante tramite un diodo: invece di musica e voci piacevoli, puoi sentire un sibilo incomprensibile.

Ma abbastanza spesso amplificano la corrente continua, mentre il transistor funziona in modalità chiave, come un relè. Questa applicazione si trova più spesso nei circuiti digitali. Nel prossimo articolo, è con la modalità chiave, come la più semplice e comprensibile, che inizieremo a considerare le varie modalità di funzionamento del transistor.

Circuiti di commutazione a transistor

Figura 6. Circuiti di commutazione a transistor

Fino ad ora, in tutte le figure, il transistor ci è apparso come tre quadrati con le lettere n e p. Nella Figura 6a, il transistor è mostrato come in un circuito elettrico reale. La polarità della connessione di tensione, i nomi degli elettrodi, la base e le correnti dell'emettitore vengono immediatamente visualizzate. E nella Figura 6b, sotto forma di un disegno di due diodi, che è spesso utilizzato durante il test di un transistor con un multimetro.