Как правильно подключить транзистор



Совет 1: Как включить транзистор

Независимо от того, в каком режиме будет работать транзистор, подключите его эмиттер к общему проводу непосредственно, а коллектор - к шине питания через нагрузку. Если прибор имеет структуру n-p-n, на шине питания должно быть положительное напряжение, а если p-n-p - отрицательное. Убедитесь, что параметры транзистора (допустимый ток в открытом состоянии, допустимое напряжение в закрытом состоянии, рассеиваемая мощность) достаточны для управления той нагрузкой, которая к нему подключена.

Чтобы открыть транзистор в ключевом режиме, подайте на его базу питающее напряжение через резистор. Его сопротивление подберите с таким расчетом, чтобы ток базы несколько превышал число, которое получится, если номинальный ток нагрузки поделить на коэффициент усиления транзистора. При слишком малом токе базы прибор перегреется, потому что будет не полностью открыт, а при слишком большом - от самого тока базы.

Для перевода транзистора в аналоговый режим подайте на базу смещение. Для этого также подключите ее к источнику питания через резистор, но на этот раз подберите его сопротивление так, чтобы напряжение на коллекторе трназистора относительно общего провода было равно половине питающего. Тогда примерно 50% мощности будет рассеиваться на нагрузке, а оставшиеся 50% - на самом приборе. Чтобы он не перегрелся, используйте радиатор.

При эксплуатации транзистора в условиях смены температуры в широком диапазоне придется обеспечить термостабилизацию его режима. Для этого верхний вывод резистора смещения подключите не к шине питания, а к коллектору.

На базу транзистора, работающий в линейном режиме, переменный управляющий сигнал подайте через конденсатор. Если каскад не является выходным, в качестве нагрузки используйте резистор, а выходной сигнал снимайте с коллектора также через конденсатор. В таком виде его можно подать на следующий каскад.

Совет 2: Как определить тип транзистора

При замене деталей какого-либо оборудования часто возникает необходимость в определении типа транзистора, вывода эмиттера, базы и коллектора. На старых транзисторах стирается маркировка, а импортные транзисторы имеют нестандартную маркировку, что затрудняет определение. В таком случае тип транзистора устанавливается при помощи омметра.

Для транзисторов типа «p-n-p» эквивалентные диоды соединяются катодами, а «n-p-n» соединяются анодами. Проверка омметром сводится к тестированию переходов p-n – коллектор база и эмиттер-база. Минусовой выход омметра у «p-n-p» подключается к базе, а плюсовой поочередно к коллектору и эмиттеру. У «n-p-n» подключение производится в обратном порядке.

Определите при помощи устройства вывод базы по обратным и прямым сопротивлениям переходов коллектора и эмиттера. Вывод базы обычно располагается посередине или справа, поэтому подсоедините черный и красный щупы к правому и левому выводу.

Если индикатор показал большое сопротивление («1»), то попробуйте другую комбинацию посредством подсоединения к центральному и левому выводу и к центральному и правому выводу, чередуя красный и черный щупы.

Если к центральному выводу базы был подсоединен черный щуп, то можно считать, что транзистор имеет тип «p-n-p».Если был бы подсоединен красный зажим, то транзистор можно было бы отнести к типу «n-p-n».

Подключите красный щуп к правому выводу. Индикатор сопротивления должен немного изменить свое значение. Поскольку переход у эмиттера имеет сопротивление больше, чем у перехода коллектора, то вывод коллектора будет слева, а эмиттера справа. В противном случае, если значение будет меньше, эмиттер окажется слева. Для достоверности можно измерить коэффициент передачи на специальном разъеме омметра.

Коллектором называется электрод, который подключается к внешним слоям трансмиттера, в то же время базой называется тот электрод, который подключается к центральному слою. Омметр – устройство, которое определяет сопротивление электрического тока при помощи преобразования переменного тока в постоянный. Хотя некоторые модели проводят измерения сразу переменного тока, без преобразования.

Все перепайки осуществляйте при отключенном питании. Не допускайте перегрева транзистора.

Схемы включения транзисторов

Что такое транзистор более или менее представляют практически все, кому довелось иметь дело с различными электроприборами, особенно – созданием и починкой этих самых приборов. Однако правильно подключить транзистор может не каждый. Тем более что подключать их следует согласно одной из нескольких схем.

Прежде чем перейти непосредственно к включению, давайте вспомним, чем различаются два типа приборов, о которых пойдет речь в статье – биполярные и полевые транзисторы.

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, в котором к трем последовательно расположенным слоям полупроводника подключены электроды.

Полевой транзистор – это полупроводниковый прибор, ток которого изменяется под воздействием электрического поля, которое создается на затворе благодаря напряжению. В полевом транзисторе используются заряды только одного типа, что существенно отличает его от биполярного транзистора. В сегодняшней статье мы рассмотрим схемы включения биполярного и полевого транзистора. И в том, и в другом случае существуют три основные схемы. О достоинствах и недостатках каждой из них скажем отдельно.

Схемы включения биполярного транзистора

1. Схема с общим эмиттером.

Считается, что подобная схема позволяет получить наибольшее усиление по мощности, а потому именно она наиболее распространена. Еще одним преимуществом является удобство питания от одного источника. На коллектор и базу идет подача питающего напряжения одного знака. Из недостатков следует отметить более низкие температурные и частотные свойства. Усиление в схеме с общим эмиттером будет снижаться при повышении частоты. Да и каскад при усилении будет вносить искажения, зачастую – значительные.

2. Схема с общей базой.

Подобный план включения значительного усиления не даст, зато обладает температурными и частотными свойствами. В этом его преимущество перед предыдущей схемой. Правда применяется он не так часто. Как и в схеме с общим эмиттером, здесь такой же коэффициент усиления напряжения. И входное сопротивление в десятки раз ниже. Плюс ко всему, такая схема вносит намного меньше искажений при усилении, чем первая.

3. Схема с общим коллектором.

Иначе ее еще называют эмиттерным повторителем. Главная особенность подобной схемы в том, что в ней очень сильна отрицательная обратная связь. Связано это с тем, что напряжение на входе полностью передается обратно на вход. В такой схеме отсутствует фазовый сдвиг между напряжением входным и выходным. Кстати, именно поэтому она называется эмиттерным повторителем (из-за напряжения). Важным преимуществом такой схемы является очень высокое сопротивление на входе и достаточно небольшое – на выходе.

Схема включения полевых транзисторов

Распространены три схемы включения полевых транзисторов. Первая схема – с общим истоком. Вторая – с общим стоком. Третья – с общим затвором. Самой распространенной является схема с общим истоком. Она очень похожа на схему биполярного транзистора с общим эмиттером. Очень большое усиление мощности и тока достигается каскадом с общим истоком.

Схема с общим затвором также сравнима с одной из схем биполярных транзисторов, а именно – с общей базой. Усиления тока она не дает, а потому не трудно предположить, что в ней и усиление мощности намного меньше, чем в схеме с общим истоком.

Последняя схема – с общим затвором – имеет достаточно ограниченное применение на практике. Связано это в первую очередь с тем, что каскад общего затвора имеет крайне низкое сопротивление на входе.

Название полупроводникового прибора транзистор образовано из двух слов: transfer – передача + resist – сопротивление. Потому что его действительно можно представить в виде некоторого сопротивления, которое будет регулироваться напряжением одного электрода. Транзистор иногда еще называют полупроводниковым триодом.

Создан первый биполярный транзистор был в 1947 году, а в 1956 году за его изобретение трое ученых были удостоены нобелевской премии по физике.

Биполярный транзистор – это полупроводниковый прибор, который состоит из трех полупроводников с чередующимся типом примесной проводимости. К каждому слою подключен и выведен электрод. В биполярном транзисторе используются одновременно заряды, носители которых электроны ( n - “ negative ”) и дырки ( p – “ positive ”), то есть носители двух типов, отсюда и образование приставки названия «би» - два.

Транзисторы различаются по типу чередования слоев:

- p n p -транзистор (прямая проводимость);

- npn- транзистор (обратная проводимость).

База (Б) – это электрод, который подключен к центральному слою биполярного транзистора. Электроды от внешних слоев именуются эмиттер (Э) и коллектор (К).


Рисунок 1 – Устройство биполярного транзистора

На схемах обозначаются « VT », в старой русскоязычной документации можно встретить обозначения «Т», «ПП» и «ПТ». Изображаются биполярные транзисторы на электрических схемах, в зависимости от чередования проводимости полупроводников, следующим образом:


Рисунок 2 – Обозначение биполярных транзисторов

На рисунке 1, изображенном выше, отличие между коллектором и эмиттером не видны. Если посмотреть на упрощенное представление транзистора в разрезе, то видно, что площадь p - n перехода коллектора больше чем у эмиттера.


Рисунок 3 – Транзистор в разрезе

База изготовляется из полупроводника со слабой проводимостью, то есть сопротивление материала велико. Обязательное условие – тонкий слой базы для возможности возникновения транзисторного эффекта. Так как площадь контакта p - n перехода у коллектора и эмиттера разные, то менять полярность подключения нельзя. Эта характерность относит транзистор к несимметричным устройствам.

Биполярный транзистор имеет две ВАХ (вольт амперные характеристики): входную и выходную.

Входная ВАХ – это зависимость тока базы ( I Б ) от напряжения база-эмиттер ( U БЭ ).


Рисунок 4 – Входная вольтамперная характеристика биполярного транзистора

Выходная ВАХ – это зависимость тока коллектора ( I К ) от напряжения коллектор-эмиттер ( U КЭ ).


Рисунок 5 – Выходная ВАХ транзистора

Принцип работы биполярного транзистора рассмотрим на npn типе, для pnp аналогично, только рассматриваются не электроны, а дырки. Транзистор имеет два p-n перехода. В активном режиме работы один из них подключен с прямым смещением, а другой – обратным. Когда переход ЭБ открыт, то электроны с эмиттера легко перемещаются в базу (происходит рекомбинация). Но, как говорилось ранее, слой базы тонкий и проводимость ее мала, по этому часть электронов успевает переместиться к переходу база-коллектор. Электрическое поле помогает преодолеть (усиливает) барьер перехода слоев, так как электроны здесь неосновные носители. При увеличении тока базы, переход эмиттер-база откроется больше и с эмиттера в коллектор сможет проскочить больше электронов. Ток коллектора пропорционален току базы и при малом изменении последнего (управляющий), коллекторный ток значительно меняется. Именно так происходит усиления сигнала в биполярном транзисторе.


Рисунок 6 – Активный режим работы транзистора

Смотря на рисунок можно объяснить принцип действия транзистора чуть проще. Представьте себе, что КЭ – это водопроводная труба, а Б – кран, с помощью которого Вы можете управлять потоком воды. То есть, чем больше ток вы подадите на базу, тем больше получите на выходе.

Значение коллекторного тока почти равно току эмиттера, исключая потери при рекомбинации в базе, которая и образовывает ток базы, таким образом справедлива формула:

Основные параметры транзистора:

Коэффициент усиления по току – отношение действующего значения коллекторного тока к току базы.

Входное сопротивление – следуя закону Ома оно будет равно отношению напряжения эмиттер-база U ЭБ к управляющему току I Б.

Коэффициент усиления напряжения – параметр находится отношением выходного напряжения U ЭК к входному U БЭ.

Частотная характеристика описывает способность работы транзистора до определенной, граничной частоты входного сигнала. После превышения предельной частоты физические процессы в транзисторе не будут успевать происходить и его усилительные способности сведутся на нет.

Схемы включения биполярных транзисторов

Для подключения транзистора нам доступны только его три вывода (электрода). По этому для его нормальной работы требуются два источника питания. Один электрод транзистора будет подключаться к двум источникам одновременно. Следовательно, существуют 3 схемы подключения биполярного транзистора: ОЭ – с общим эмиттером, ОБ – общей базой, ОК – общим коллектором. Каждая обладает как преимуществами, так и недостатками, в зависимости от области применения и требуемых характеристик делают выбор подключения.

Схема включения с общим эмиттером (ОЭ) характеризуется наибольшим усилением тока и напряжения, соответственно и мощности. При данном подключении происходит смещение выходного переменного напряжения на 180 электрических градусов относительно входного. Основной недостаток – это низкая частотная характеристика, то есть малое значение граничной частоты, что не дает возможность использовать при высокочастотном входном сигнале.

Схема включения с общей базой (ОБ) обеспечивает отличную частотную характеристику. Но не дает такого большого усиления сигнала по напряжению как с ОЭ. А усиление по току не происходит совсем, поэтому данную схему часто называют токовый повторитель, потому что она имеет свойство стабилизации тока.

Схема с общим коллектором (ОК) имеет практически такое же усиление по току как и с ОЭ, а вот усиление по напряжению почти равно 1 (чуть меньше). Смещение напряжения не характерно для данной схемы подключения. Ее еще называю эмиттерный повторитель, так как напряжение на выходе ( U ЭБ ) соответствуют входному напряжению.

Источники: http://www.kakprosto.ru/kak-119650-kak-vklyuchit-tranzistor, http://remont220.ru/shema-vkluchenija-tranzistorov.php, http://h4e.ru/nizkovoltnaya-apparatura/126-bipolyarnyj-tranzistor-skhemy-vklyucheniya




Комментариев пока нет!

Поделитесь своим мнением