Academia Siberiană de Automobile și Drumuri

Departamentul APP și E

PROIECT DE CURS

„CALCULUL UNUI AMPLIFICATOR DE TRANZISTOR

CONFORM SCHEMA CU EMITĂTOR COMUN”

disciplina: „Inginerie electrică”

Opțiunea-17

Completat: art. gr. 31 AP

Tsigulev S.V.

Verificat de: Denisov V.P.

1. Concepte de bază

2. Scopul elementelor și principiul de funcționare a etajului de amplificare conform schemei cu OE

3. Alocarea postului

4. Procedura de calcul a unui amplificator tranzistor conform schemei cu OE

Lista bibliografică

1. Concepte de bază

Amplificatoarele sunt unul dintre cele mai frecvente dispozitive electronice utilizate în sistemele de automatizare și circuitele radio. Amplificatoarele sunt împărțite în amplificatoare preliminare (amplificatoare de tensiune) și amplificatoare de putere. Amplificatoarele pre-tranzistoare, precum amplificatoarele cu tuburi, constau din una sau mai multe etape de amplificare. În același timp, toate treptele de amplificare au proprietăți comune, diferența dintre ele poate fi doar cantitativă: curenți, tensiuni diferite, valori diferite ale rezistențelor, condensatoarelor etc.

Pentru etapele de preamplificare, circuitele rezistive (cu cuplare reostat-capacitiva) sunt cele mai comune. În funcție de metoda de aplicare a semnalului de intrare și de obținere a semnalului de ieșire, circuitele de amplificare au primit următoarele denumiri:

1) cu o bază OB comună (Fig. 1, a);

2) cu un colector comun OK (follower emitter) (Fig. 1, b);

3) cu un emițător comun - OE (Fig. 1, c).

Cea mai comună este schema cu OE. Circuitul OB din preamplificatoare este rar. Dispozitivul emițător are cea mai mare impedanță de intrare și cea mai mică de ieșire dintre toate cele trei circuite, așa că este utilizat atunci când se lucrează cu convertoare de înaltă rezistență ca primă treaptă a unui amplificator, precum și pentru potrivirea cu un rezistor de sarcină cu rezistență scăzută. În tabel. 1 oferă o comparație a diferitelor circuite de comutare a tranzistorului.

tabelul 1

2. Scopul elementelor și principiul de funcționare a etajului de amplificare conform schemei cu OE

Există multe opțiuni pentru implementarea circuitului de etapă a amplificatorului pe tranzistorul OE. Acest lucru se datorează în principal particularităților setării modului de repaus al cascadei. Caracteristicile cascadelor de amplificare și luați în considerare exemplul circuitului din figura 2, care a primit cea mai mare utilizare în implementarea cascadei pe componente discrete.

Elementele principale ale circuitului sunt sursa de alimentare

Rezistoare

Rezistor

Manifestarea feedback-ului negativ și efectul său stabilizator asupra curentului

Tranzistoarele sunt împărțite în bipolare și de câmp. Fiecare dintre aceste tipuri are propriul său principiu de funcționare și proiectare, cu toate acestea, au în comun prezența structurilor p-n semiconductoare.

Simbolurile grafice convenționale (UGO) ale tranzistorilor sunt prezentate în tabel:

Tip de dispozitiv				Desemnarea grafică condiționată (UGO)
Bipolar	Tip bipolar p-n-p
	Tip bipolar n-p-n
camp	Cu managerul joncțiune p-n	Cu canal p
		Cu n-canal
	Cu izolate obturator tranzistoare MOS	Cu încorporat canal	Canal încorporat tip p
			Canal încorporat de tip n
		Cu indus canal	canal indus tip p
			canal indus de tip n

Tranzistoare bipolare

Definiția „bipolarului” indică faptul că funcționarea tranzistorului este asociată cu procese la care iau parte două tipuri de purtători de sarcină - electroni și găuri.

Un tranzistor este un dispozitiv semiconductor cu două joncțiuni electron-gaură, conceput pentru a amplifica și genera semnale electrice. Tranzistorul folosește ambele tipuri de purtători - de bază și nebază, de aceea se numește bipolar.

Un tranzistor bipolar este format din trei regiuni ale unui semiconductor monocristal cu diferite tipuri de conductivitate: emițător, bază și colector.

• E - emițător,
• B - baza,
• K - colector,
• EP - joncțiune emițător,
• KP - tranziție de colector,
• W - grosimea bazei.

Fiecare dintre joncțiunile tranzistorului poate fi pornită fie în direcția înainte, fie în sens invers. În funcție de aceasta, se disting trei moduri de funcționare a tranzistorului:

1. Modul Cutoff - ambele joncțiuni p-n sunt închise, în timp ce un curent relativ mic curge de obicei prin tranzistor
2. Modul de saturație - ambele joncțiuni p-n sunt deschise
3. Mod activ - una dintre joncțiunile p-n este deschisă, iar cealaltă este închisă

În modul cutoff și modul de saturație, tranzistorul nu poate fi controlat. Controlul eficient al tranzistorului se realizează numai în modul activ. Acest mod este cel principal. Dacă tensiunea este directă la joncțiunea emițătorului și inversată la joncțiunea colectorului, atunci tranzistorul este considerat normal să pornească, iar dacă polaritatea este opusă, este inversă.

În modul normal, joncțiunea colector p-n este închisă, emițătorul este deschis. Curentul colectorului este proporțional cu curentul de bază.

Mișcarea purtătorilor de sarcină într-un tranzistor de tip n-p-n este prezentată în figură:

Când emițătorul este conectat la borna negativă a sursei de alimentare, apare un curent de emițător Ie. Deoarece o tensiune externă este aplicată joncțiunii emițătorului în direcția înainte, electronii depășesc joncțiunea și intră în regiunea de bază. Baza este făcută dintr-un semiconductor p, astfel încât electronii sunt purtători minori de sarcină pentru aceasta.

Electronii care intră în regiunea bazei se recombină parțial cu găurile din bază. Cu toate acestea, baza este de obicei alcătuită dintr-un conductor p foarte subțire cu o rezistivitate mare (conținut scăzut de impurități), astfel încât concentrația de găuri în bază este scăzută și doar câțiva electroni care intră în bază se recombină cu găurile sale, formând curent de bază Ib. Majoritatea electronilor, datorită mișcării termice (difuzie) și sub acțiunea câmpului colector (deriva), ajung la colector, formând o componentă a curentului colector Iк.

Legătura dintre incrementele curenților emițătorului și colectorului este caracterizată de coeficientul de transfer al curentului

După cum rezultă dintr-o considerare calitativă a proceselor care au loc într-un tranzistor bipolar, coeficientul de transfer de curent este întotdeauna mai mic decât unitatea. Pentru tranzistoarele bipolare moderne α = 0,9 ÷ 0,95

Cu Ie ≠ 0, curentul de colector al tranzistorului este:

În circuitul de comutare considerat, electrodul de bază este comun pentru circuitele emițătorului și colectorului. Un astfel de circuit pentru pornirea unui tranzistor bipolar se numește circuit de bază comun, în timp ce circuitul emițător se numește intrare, iar circuitul colector se numește ieșire. Cu toate acestea, un astfel de circuit pentru pornirea unui tranzistor bipolar este utilizat foarte rar.

Trei circuite pentru pornirea unui tranzistor bipolar

Există un circuit de comutare cu o bază comună, un emițător comun, un colector comun. Schemele pentru un tranzistor p-n-p sunt prezentate în figurile a, b, c:

În circuitul cu bază comună (Fig. a), electrodul de bază este comun pentru circuitele de intrare și ieșire, în circuitul cu emițător comun (Fig. b), emițătorul este comun, în circuitul cu colector comun (Fig. c), colectorul este comun.

Figura prezintă: E1 - alimentare circuit de intrare, E2 - alimentare circuit de ieșire, Uin - sursă de semnal amplificat.

Circuitul de comutare este adoptat ca principal, în care electrodul comun pentru circuitele de intrare și ieșire este emițătorul (circuitul de comutare al unui tranzistor bipolar cu un emițător comun). Pentru un astfel de circuit, circuitul de intrare trece prin joncțiunea bază-emițător și curentul de bază apare în el:

Valoarea scăzută a curentului de bază în circuitul de intrare a condus la utilizarea pe scară largă a circuitului cu un emițător comun.

Tranzistor bipolar într-un circuit cu emițător comun (CE).

Într-un tranzistor conectat conform circuitului OE, relația dintre curent și tensiune în circuitul de intrare al tranzistorului Ib \u003d f1 (Ube) se numește caracteristica de intrare sau de bază curent-tensiune (CVC) a tranzistorului. Dependența curentului de colector de tensiunea dintre colector și emițător la valori fixe ale curentului de bază Ik \u003d f2 (Uke), Ib - const se numește familia de caracteristici de ieșire (colector) ale tranzistorului.

Caracteristicile I-V de intrare și de ieșire ale unui tranzistor bipolar de putere medie n-p-n sunt prezentate în figură:

După cum se poate observa din figură, caracteristica de intrare este practic independentă de tensiunea Uke. Caracteristicile de ieșire sunt aproximativ echidistante unele de altele și aproape rectilinie pe o gamă largă de modificări de tensiune Uke.

Dependența Ib \u003d f (Ube) este o dependență exponențială caracteristică curentului unei joncțiuni p-n polarizate direct. Deoarece curentul de bază este recombinat, valoarea lui Ib este de β ori mai mică decât curentul de emițător injectat Ie. Odată cu creșterea tensiunii colectorului Uk, caracteristica de intrare se deplasează în regiunea tensiunilor înalte Ub. Acest lucru se datorează faptului că, datorită modulării lățimii bazei (efectul Early), ponderea curentului de recombinare în baza tranzistorului bipolar scade. Tensiunea Ube nu depășește 0,6 ... 0,8 V. Depășirea acestei valori va duce la o creștere bruscă a curentului care curge prin joncțiunea emițătorului deschis.

Dependența Ik \u003d f (Uke) arată că curentul colectorului este direct proporțional cu curentul de bază: Ik \u003d B Ib

Parametrii tranzistorului bipolar

Reprezentarea unui tranzistor într-un mod de funcționare cu semnal mic printr-un patru terminal

În modul de funcționare cu semnal scăzut, tranzistorul poate fi reprezentat printr-un patru poli. Când tensiunile u1 , u2 și curenții i1 , i2 se modifică sinusoidal, relația dintre tensiuni și curenți se stabilește folosind parametrii Z, Y, h.

Potențialele 1", 2", 3 sunt aceleași. Tranzistorul este descris convenabil folosind parametrii h.

Starea electrică a unui tranzistor conectat conform unui circuit emițător comun este caracterizată de patru valori: Ib, Ube, Ik și Uke. Două dintre aceste mărimi pot fi considerate independente, iar celelalte două pot fi exprimate în termenii lor. Din motive practice, este convenabil să alegeți valorile lui Ib și Uke ca fiind independente. Atunci Ube = f1 (Ib, Uke) și Ik = f2 (Ib, Uke).

În dispozitivele de amplificare, semnalele de intrare sunt incremente ale tensiunilor și curenților de intrare. În partea liniară a caracteristicilor pentru incrementele Ube și Ik sunt valabile următoarele egalități:

Semnificația fizică a parametrilor:

Pentru un circuit cu OE, coeficienții se scriu cu indicele E: h11e , h12e , h21e , h22e .

În datele pașaportului se indică h21e = β, h21b = α. Acești parametri caracterizează calitatea tranzistorului. Pentru a crește valoarea lui h21, trebuie fie să scadă lățimea bazei W, fie să crească lungimea difuziei, ceea ce este destul de dificil.

Tranzistoare compozite

Pentru a crește valoarea lui h21, tranzistoarele bipolare sunt conectate conform circuitului Darlington:

Într-un tranzistor compozit având caracteristici ca unul, baza VT1 este conectată la emițătorul VT2 și ΔIe2 = ΔIb1. Colectoarele ambelor tranzistoare sunt conectate și această ieșire este ieșirea tranzistorului compozit. Baza VT2 joacă rolul bazei tranzistorului compozit ΔIb \u003d ΔIb2, iar emițătorul VT1 joacă rolul emițătorului tranzistorului compozit ΔIe \u003d ΔI1.

Să obținem o expresie pentru câștigul de curent β pentru circuitul Darlington. Să exprimăm relația dintre modificarea curentului de bază dIb și modificarea rezultată a curentului de colector dIk al tranzistorului compozit, după cum urmează:

Deoarece pentru tranzistoarele bipolare câștigul de curent este de obicei de câteva zeci (β1, β2 >> 1), câștigul total al tranzistorului compozit va fi determinat de produsul câștigurilor fiecăruia dintre tranzistori βΣ = β1 β2 și poate fi destul de mare În valoare.

Să remarcăm caracteristicile modului de funcționare al unor astfel de tranzistori. Deoarece curentul emițătorului VT2 Ie2 este curentul de bază VT1 dIb1, atunci, prin urmare, tranzistorul VT2 trebuie să funcționeze în modul de microputere, iar tranzistorul VT1 în modul de injecție mare, curenții emițătorului lor diferă cu 1-2 ordine de mărime. Cu o astfel de alegere neoptimală a caracteristicilor de funcționare ale tranzistoarelor bipolare VT1 și VT2, nu este posibil să se obțină valori mari ale câștigului de curent în fiecare dintre ele. Cu toate acestea, chiar și cu valorile câștigului β1, β2 ≈ 30, câștigul total βΣ va fi βΣ ≈ 1000.

Valorile mari de câștig în tranzistoarele compozite sunt realizate numai în modul static, astfel încât tranzistoarele compozite sunt utilizate pe scară largă în etapele de intrare ale amplificatoarelor operaționale. În circuitele la frecvențe înalte, tranzistoarele compozite nu mai au astfel de avantaje, dimpotrivă, atât frecvența de tăiere a amplificării curentului, cât și viteza tranzistoarelor compozite sunt mai mici decât aceiași parametri pentru fiecare dintre tranzistoarele VT1, VT2 separat.

Proprietățile de frecvență ale tranzistoarelor bipolare

Procesul de propagare a purtătorilor de sarcină minoritari injectați în bază de la emițător la joncțiunea colectorului decurge prin difuzie. Acest proces este destul de lent, iar purtătorii injectați din emițător vor ajunge la colector nu mai devreme decât în ​​timpul difuzării purtătorului prin bază. O astfel de întârziere va duce la o schimbare de fază între curentul Ie și curentul Ik. La frecvențe joase, fazele curenților Ie, Ik și Ib coincid.

Frecvența semnalului de intrare la care modulul câștigului scade cu un factor de ori în comparație cu valoarea statică β0 se numește frecvența limită de amplificare a curentului a tranzistorului bipolar într-un circuit emițător comun.

Fβ - frecvența limită (frecvența de tăiere)
fgr - frecvența de tăiere (frecvența de amplificare unitară)

FET-uri

Tranzistoarele de câmp sau unipolare folosesc efectul de câmp ca principiu fizic principal. Spre deosebire de tranzistoarele bipolare, în care ambele tipuri de purtători, atât primari, cât și non-primari, sunt responsabile de efectul tranzistorului, în tranzistoarele cu efect de câmp, pentru implementarea efectului de tranzistor se folosește un singur tip de purtător. Din acest motiv, tranzistoarele cu efect de câmp se numesc unipolare. În funcție de condițiile de implementare a efectului de câmp, tranzistoarele cu efect de câmp se împart în două clase: tranzistoare cu efect de câmp cu o poartă izolată și tranzistoare cu efect de câmp cu o joncțiune p-n de control.

Tranzistoare cu efect de câmp cu o joncțiune p-n de control

Schematic, un tranzistor cu efect de câmp cu o joncțiune p-n de control poate fi reprezentat ca o placă, la capetele căreia sunt conectați electrozii, sursa și scurgerea. Pe fig. arată structura și circuitul de comutare al unui tranzistor cu efect de câmp cu un canal de tip n:

Într-un tranzistor cu canale n, principalii purtători de sarcină din canal sunt electroni care se deplasează de-a lungul canalului de la o sursă cu un potențial scăzut la un dren cu un potențial mai mare, formând un curent de drenaj Ic. Se aplică o tensiune între poartă și sursă, blocând joncțiunea p-n formată din regiunea n a canalului și regiunea p a porții.

Atunci când se aplică o tensiune de blocare joncțiunii p-n Uzi, la limitele canalului apare un strat uniform, epuizat în purtători de sarcină și având o rezistivitate ridicată. Acest lucru duce la o scădere a lățimii conductoare a canalului.

Prin modificarea valorii acestei tensiuni, este posibilă modificarea secțiunii transversale a canalului și, în consecință, modificarea valorii rezistenței electrice a canalului. Pentru un tranzistor cu efect de câmp cu canale n, potențialul de drenare este pozitiv în raport cu potențialul sursei. Când poarta este împământată, curentul curge de la scurgere la sursă. Prin urmare, pentru a opri curentul, la poartă trebuie aplicată o tensiune inversă de câțiva volți.

Valoarea tensiunii Uzi, la care curentul prin canal devine aproape zero, se numește tensiunea de tăiere Uzap.

Astfel, un tranzistor cu efect de câmp cu o poartă p-n-joncțiune este o rezistență, a cărei valoare este reglată de o tensiune externă.

Tranzistorul cu efect de câmp este caracterizat de următorul CVC:

Aici, dependențele curentului de scurgere Ic de tensiunea la o tensiune de poartă constantă Uzi determină caracteristicile de ieșire, sau de scurgere, ale tranzistorului cu efect de câmp. În secțiunea inițială a caracteristicilor Usi + | Uzi |< Uзап ток стока Iс возрастает с увеличением Uси . При повышении напряжения сток - исток до Uси = Uзап - |Uзи | происходит перекрытие канала и дальнейший рост тока Iс прекращается (участок насыщения). Отрицательное напряжение Uзи между затвором и истоком смещает момент перекрытия канала в сторону меньших значений напряжения Uси и тока стока Iс . Участок насыщения является рабочей областью выходных характеристик полевого транзистора. Дальнейшее увеличение напряжения Uси приводит к пробою р-n-перехода между затвором и каналом и выводит транзистор из строя.

Pe CVC Ic \u003d f (Uzi) arată tensiunea Uzap. Deoarece Uzi ≤ 0, joncțiunea p-n este închisă și curentul de poartă este foarte mic, aproximativ 10 -8 ... 10-9 A, prin urmare, principalele avantaje ale unui tranzistor cu efect de câmp, în comparație cu unul bipolar, includ o rezistență mare de intrare, de ordinul a 10 10 …1013 Ohm. În plus, ele se disting prin zgomot redus și capacitate de fabricație.

Există două scheme principale de comutare în practică. Schemă cu o sursă comună (Fig. a) și o schemă cu o scurgere comună (Fig. b), care sunt prezentate în figură:

Tranzistoare cu efect de câmp cu poartă izolată
(tranzistoare MIS)

Termenul "tranzistor MIS" este folosit pentru a se referi la tranzistori cu efect de câmp în care electrodul de control - poarta - este separat de regiunea activă a tranzistorului cu efect de câmp printr-un strat dielectric - un izolator. Elementul principal pentru aceste tranzistoare este structura metal-dielectric-semiconductor (M-D-P).

Tehnologia tranzistorului MIS cu o poartă integrată este prezentată în figură:

Semiconductorul original pe care este realizat tranzistorul MIS se numește substrat (terminalul P). Cele două regiuni n+ puternic dopate sunt numite sursă (I) și dren (C). Zona substratului de sub poartă (3) se numește canal încorporat (n-canal).

Baza fizică pentru funcționarea unui tranzistor cu efect de câmp cu o structură metal-dielectric-semiconductor este efectul de câmp. Efectul de câmp constă în faptul că sub influența unui câmp electric extern se modifică concentrația purtătorilor de sarcină liberi în regiunea apropiată de suprafață a semiconductorului. În dispozitivele de câmp cu structură MIS, câmpul extern este determinat de tensiunea aplicată electrodului de poartă metalică. În funcție de semnul și mărimea tensiunii aplicate, pot exista două stări ale regiunii de încărcare spațială (SCR) în canal - îmbogățire, epuizare.

Modul de epuizare corespunde unei tensiuni negative Uz, la care concentrația de electroni în canal scade, ceea ce duce la o scădere a curentului de scurgere. Modul de îmbogățire corespunde unei tensiuni pozitive Uzi și unei creșteri a curentului de scurgere.

VAC este prezentat în figură:

Topologia unui tranzistor MIS cu un canal de tip p indus (indus) este prezentată în figură:

Când Uzi = 0, canalul este absent și Ic = 0. Tranzistorul poate funcționa numai în modul de îmbogățire Uzi< 0. Если отрицательное напряжение Uзи превысит пороговое Uзи.пор , то происходит формирование инверсионного канала. Изменяя величину напряжения на затворе Uзи в области выше порогового Uзи.пор , можно менять концентрацию свободных носителей в инверсионном канале и сопротивление канала. Источник напряжения в стоковой цепи Uси вызовет ток стока Iс .

VAC este prezentat în figură:

În tranzistoarele MIS, poarta este separată de semiconductor printr-un strat de oxid de SiO2. Prin urmare, rezistența de intrare a unor astfel de tranzistoare este de aproximativ 1013 ... 1015 ohmi.

Principalii parametri ai tranzistoarelor cu efect de câmp sunt:

• Abruptul caracteristicii la Usp = const, Upi = const. Valori tipice ale parametrilor (0,1...500) mA/V;
• Abruptul caracteristicii de-a lungul substratului la Usp = const, Uzi = const. Valori tipice ale parametrilor (0,1...1) mA/V;
• Curent de scurgere inițial Ic.nach. – curent de scurgere la valoarea tensiunii zero Uzi. Valori tipice ale parametrilor: (0,2...600) mA - pentru tranzistoare cu joncțiune p-n canal de control; (0,1...100) mA - pentru tranzistoare cu canal încorporat; (0,01 ... 0,5) μA - pentru tranzistoare cu canal indus;
• Tensiunea de întrerupere Uzi.ts. . Valori tipice (0,2...10) V; tensiune de prag Up . Valori tipice (1...6) V;
• Rezistență de scurgere la sursă în stare deschisă. Valori tipice (2..300) Ohm
• Rezistenta diferentiala (interna): la Uzi = const;
• Câștig statistic: μ = S ri

tiristoare

Un tiristor este un dispozitiv semiconductor cu trei sau mai multe joncțiuni p-n electron-gaură. Sunt folosite în principal ca chei electronice. În funcție de numărul de derivații externe, acestea sunt împărțite în tiristoare cu două derivații externe - dinistoare și tiristoare cu trei derivații - trinisoare. Simbolul literei VS este adoptat pentru desemnarea tiristoarelor.

Dispozitivul și principiul de funcționare al dinistorului

Structura, UGO și CVC ale dinistorului sunt prezentate în figură:



Regiunea p exterioară se numește anod (A), regiunea n exterioară se numește catod (K). Trei joncțiuni p-n sunt indicate prin numerele 1, 2, 3. Structura dinistorului este cu 4 straturi - p-n-p-n.

Tensiunea de alimentare E este aplicată dinistorului în așa fel încât 1 dintre cele 3 tranziții să fie deschisă și rezistențele lor să fie nesemnificative, iar tranziția 2 să fie închisă și să i se aplice toată tensiunea de alimentare Upr. Un mic curent invers curge prin dinistor, sarcina R este deconectată de la curentul de alimentare E.

Când este atinsă tensiunea critică, egală cu tensiunea de pornire Uon, tranziția 2 se deschide, în timp ce toate cele trei tranziții 1, 2, 3 vor fi în starea deschisă (pornită). Rezistența dinistorului scade la zecimi de ohm.

Tensiunea de pornire este de câteva sute de volți. Dinistorul se deschide și prin el curg curenți semnificativi. Căderea de tensiune pe dinistor în stare deschisă este de 1-2 volți și depinde puțin de cantitatea de curent care curge, a cărui valoare este τa ≈ E / R și UR ≈ E, adică. sarcina este conectată la sursa de alimentare E. Tensiunea de pe dinistor, corespunzătoare punctului maxim admisibil Iopen.max, se numește tensiunea de stare deschisă Uokr. Curentul maxim admisibil variază de la sute de mA la sute de A. Dinistorul este în stare deschisă până când curentul care trece prin el devine mai mic decât curentul de menținere Iud. Dinistorul se închide când tensiunea externă scade la o valoare de ordinul a 1V sau când polaritatea sursei externe este inversată. Prin urmare, un astfel de dispozitiv este utilizat în circuitele de curent tranzitoriu. Punctele C și D corespund valorilor limită ale curenților și tensiunilor dinistorului. Timpul de recuperare a rezistenței de tranziție 2 după îndepărtarea tensiunii de alimentare este de aproximativ 10-30 μs.

Dinistorii prin principiul lor sunt dispozitive cheie de acțiune. În starea de pornire (secțiunea BV) este similar cu o cheie închisă, iar în starea oprită (secțiunea EG) este ca o cheie deschisă.

Dispozitivul și principiul de funcționare a tiristorului (trinistor)

Trinistorul este un dispozitiv controlat. Conține un electrod de control (GE) conectat la un semiconductor de tip p sau un semiconductor de tip n al joncțiunii din mijloc 2.

Structura, UGO și CVC ale unui trinistor (numit în mod obișnuit tiristor) sunt prezentate în figură:



Tensiunea Uoff, la care începe o creștere asemănătoare unei avalanșe a curentului, poate fi redusă prin introducerea de purtători de sarcină minori în oricare dintre straturile adiacente joncțiunii 2. În ce măsură scade Uon este indicată în CVC. Un parametru important este curentul de control al deblocării Iу.ot, care asigură trecerea tiristorului în starea deschisă la tensiuni mai mici decât tensiunea Uon. Figura prezintă trei valori pentru tensiunea de pornire UI activată< Un вкл < Um вкл соответствует трем значениям управляющего тока UI у.от >Un u.ot > Um u.ot .

Luați în considerare cel mai simplu circuit cu un tiristor încărcat pe o sarcină de rezistență Rn






• Ia este curentul anodic (curent de putere în circuitul anod-catod al tiristorului);
• Uak este tensiunea dintre anod și catod;
• Iy este curentul electrodului de control (în circuitele reale se folosesc impulsuri de curent);
• Uuk este tensiunea dintre electrodul de control și catod;
• Upit - tensiune de alimentare.

Pentru a transfera tiristorul în starea deschisă, un electrod necontrolat este furnizat din circuitul de formare a impulsului pentru un impuls de control pe termen scurt (de ordinul a câteva microsecunde).

O trăsătură caracteristică a tiristorului neblocabil luat în considerare, care este foarte utilizat în practică, este că nu poate fi oprit folosind curentul de control.

Pentru a opri tiristorul în practică, i se aplică tensiune inversă Uak< 0 и поддерживают это напряжение в течении времени, большего так называемого времени выключения tвыкл . Оно обычно составляет единицы или десятки микросекунд.

Dispozitivul și principiul de funcționare al triacului

Așa-numitele tiristoare simetrice (triacs, triacs) sunt utilizate pe scară largă. Fiecare triac este similar cu o pereche de tiristoare luate în considerare, conectate în anti-paralel. Trinistoarele simetrice sunt un dispozitiv controlat cu o caracteristică curent-tensiune simetrică. Pentru a obține o caracteristică simetrică se folosesc structuri semiconductoare cu două fețe de tip p-n-p-n-p.

Structura triacului, UGO și CVC ale acestuia sunt prezentate în figură:



Triac (triac) conține două tiristoare p1-n1-p2-n2 și p2-n2-p1-n4 conectate în anti-paralel. Triacul conține 5 tranziții P1-P2-P3-P4-P5. În absența unui electron de control, triacul RE se numește diac.

Cu o polaritate pozitivă pe electrodul E1, efectul tiristor este realizat în p1-n1-p2-n2, iar cu polaritate opusă în p2-n1-p1-n4.

Când o tensiune de control este aplicată RE, în funcție de polaritatea și valoarea sa, tensiunea de comutare Uon se modifică

Tiristorii (dinistori, trinistori, triaci) sunt elementele principale ale dispozitivelor electronice de putere. Există tiristoare pentru care tensiunea de comutare este mai mare de 1 kV, iar curentul maxim admisibil este mai mare de 1 kA

Chei electronice

Pentru a crește eficiența dispozitivelor electronice de putere, funcționarea în impulsuri a diodelor, tranzistoarelor și tiristoarelor este utilizată pe scară largă. Modul puls este caracterizat de schimbări bruște ale curenților și tensiunilor. În modul de impuls, diodele, tranzistoarele și tiristoarele sunt folosite ca comutatoare.

Cu ajutorul cheilor electronice se realizează comutarea circuitelor electronice: conectarea/deconectarea circuitului la/de la sursele (surse) de energie electrică sau semnal, conectarea sau deconectarea elementelor circuitului, modificarea parametrilor elementelor circuitului, schimbarea tipului a sursei de semnal care acționează.

Cheile ideale UGO sunt prezentate în figură:

Chei functionale pentru inchidere si respectiv deschidere.




Modul cheie este caracterizat de două stări: "pornit"/"oprit".

Comutatoarele ideale sunt caracterizate printr-o modificare instantanee a rezistenței, care poate lua o valoare de 0 sau ∞. Căderea de tensiune pe un comutator ideal închis este 0. Cu un comutator deschis, curentul este 0.

Cheile reale sunt, de asemenea, caracterizate de două valori extreme de rezistență Rmax și Rmin. Trecerea de la o valoare a rezistenței la alta în chei reale are loc într-un timp finit. Căderea de tensiune pe o cheie închisă reală nu este egală cu zero.

Cheile sunt împărțite în chei utilizate în circuitele de putere redusă și chei utilizate în circuitele de alimentare. Fiecare dintre aceste clase are propriile sale caracteristici.

Cheile utilizate în circuitele de putere redusă sunt caracterizate prin:

1. Rezistențe cheie în stări deschise și închise;
2. Performanță - timpul necesar pentru trecerea cheii de la o stare la alta;
3. Căderea de tensiune pe cheia închisă și curentul de scurgere al cheii deschise;
4. Imunitate la zgomot - capacitatea cheii de a rămâne într-una dintre stări atunci când este expusă la interferențe;
5. Sensibilitatea cheii - valoarea semnalului de control care transferă cheia dintr-o stare în alta;
6. Tensiune de prag - valoarea tensiunii de control, în apropierea căreia are loc o schimbare bruscă a rezistenței cheii electronice.

Chei electronice cu diode

Cel mai simplu tip de comutatoare electronice sunt comutatoarele cu diode. Diagrama comutatorului diodei, caracteristica de transfer static, caracteristica curent-tensiune și dependența rezistenței diferențiale de tensiunea pe diodă sunt prezentate în figură:

Principiul de funcționare al unui comutator electronic cu diodă se bazează pe o modificare a valorii rezistenței diferențiale a unei diode semiconductoare în vecinătatea tensiunii de prag pe dioda Upor. Figura „c” arată caracteristica curent-tensiune a unei diode semiconductoare, care arată valoarea Upor. Această valoare se află la intersecția axei tensiunii cu o tangentă trasă la elementul ascendent al caracteristicii curent-tensiune.

Figura „d” arată dependența rezistenței diferențiale de tensiunea pe diodă. Din figură rezultă că în apropierea tensiunii de prag de 0,3 V, există o schimbare bruscă a rezistenței diferențiale a diodei cu valori extreme de 900 și 35 Ω (Rmin = 35 Ω, Rmax = 900 Ω) .

În starea „pornit”, dioda este deschisă și , Uout ≈ Uin .

În starea „oprit”, dioda este închisă și , Uout ≈ Uin Rn / Rmax<

Pentru a reduce timpul de comutare, se folosesc diode cu o capacitate de tranziție scăzută de ordinul 0,5-2 pF, oferind în același timp un timp de oprire de ordinul 0,5-0,05 μs.

Comutatoarele cu diode nu permit separarea electrică a circuitelor de control și controlate, ceea ce este adesea necesar în circuitele practice.

Chei de tranzistor

Majoritatea circuitelor utilizate în calculatoare, dispozitive de telecontrol, sisteme de control automate etc. se bazează pe comutatoare cu tranzistori.

Diagramele cheie ale unui tranzistor bipolar și caracteristicile I-V sunt prezentate în figură:

Prima stare „off” (tranzistor închis) este determinată de punctul A1 pe caracteristicile de ieșire ale tranzistorului; se numește modul cutoff. În modul de întrerupere, curentul de bază Ib \u003d 0, curentul colectorului Ik1 este egal cu curentul inițial al colectorului, iar tensiunea colectorului Uk \u003d Uk1 ≈ Ek. Modul de tăiere este implementat la Uin = 0 sau la potențialele de bază negative. În această stare, rezistența comutatorului atinge valoarea maximă: Rmax = , unde RT este rezistența tranzistorului în stare închisă, mai mare de 1 MΩ.

A doua stare „pornit” (tranzistorul deschis) este determinată de punctul A2 pe caracteristica I–V și se numește modul de saturație. De la modul de tăiere (A1) la modul de saturație (A2), tranzistorul este transferat de o tensiune de intrare pozitivă Uin. În acest caz, tensiunea Uout ia valoarea minimă Uk2 = Uk.e.us de ordinul 0,2-1,0 V, curentul de colector Ik2 = Ik.us ≈ Ek / Rk. Curentul de bază în modul de saturație este determinat din condiția: Ib > Ib.nas = Ik.nas / h21.

Tensiunea de intrare necesară pentru a transfera tranzistorul în starea deschisă este determinată din condiția: U în > Ib.nas Rb + Uk.e.nas

Imunitate bună la zgomot și putere scăzută disipată în tranzistor se explică prin faptul că tranzistorul este fie saturat (A2), fie închis (A1) de cele mai multe ori, iar timpul de tranziție de la o stare la alta este o mică parte a duratei. din aceste state. Timpul de comutare al tastelor de pe tranzistoarele bipolare este determinat de capacitățile de barieră ale joncțiunilor p-n și de procesele de acumulare și resorbție a purtătorilor de sarcină minori în bază.

Pentru a crește viteza și rezistența de intrare, se folosesc chei de tranzistor cu efect de câmp.

Circuitele de comutare pe tranzistoare cu efect de câmp cu o joncțiune p-n de control și cu un canal indus cu o sursă comună și un dren comun sunt prezentate în figură:

Pentru orice cheie pe un tranzistor cu efect de câmp Rn > 10-100 kOhm.

Semnalul de control Uin la poartă este de aproximativ 10-15 V. Rezistența tranzistorului cu efect de câmp în stare închisă este mare, aproximativ 108 -109 Ohm.

Rezistența tranzistorului cu efect de câmp în stare deschisă poate fi de 7-30 ohmi. Rezistența tranzistorului cu efect de câmp din circuitul de control poate fi de 108 -109 ohmi. (schemele „a” și „b”) și 1012 -1014 Ohm (schemele „c” și „d”).

Dispozitive semiconductoare de putere (puternice).

Dispozitivele semiconductoare de putere sunt utilizate în electronica de putere, cel mai intens domeniu de dezvoltare și promițător al tehnologiei. Sunt concepute pentru a controla curenți de zeci, sute de amperi, tensiuni de zeci, sute de volți.

Dispozitivele semiconductoare puternice includ tiristoare (dinistoare, trinistoare, triac), tranzistoare (bipolare și cu efect de câmp) și tranzistoare bipolare induse static (IGBT). Sunt folosite ca chei electronice care efectuează comutarea circuitelor electronice. Ei încearcă să-și apropie caracteristicile de caracteristicile tastelor ideale.

Conform principiului de funcționare, caracteristici și parametri, tranzistoarele puternice sunt similare cu cele de putere redusă, cu toate acestea, există anumite caracteristici.

FET-uri de putere

În prezent, tranzistorul cu efect de câmp este unul dintre cele mai promițătoare dispozitive de putere. Cele mai utilizate tranzistoare sunt poarta izolată și canalul indus. Pentru a reduce rezistența canalului, reduceți lungimea acestuia. Pentru a crește curentul de scurgere în tranzistor, sunt realizate sute și mii de canale, iar canalele sunt conectate în paralel. Probabilitatea de auto-încălzire a tranzistorului cu efect de câmp este mică, deoarece rezistența canalului crește odată cu creșterea temperaturii.

Tranzistoarele cu efect de câmp de putere au o structură verticală. Canalele pot fi amplasate atât pe verticală, cât și pe orizontală.

tranzistor DMDP

Acest tranzistor MIS cu difuzie dublă are un canal orizontal. Figura prezintă un element de structură care conține un canal.

tranzistor VMOS

Acest tranzistor MIS în formă de V are un canal vertical. Figura prezintă un element de structură care conține două canale.

Este ușor de observat că structurile tranzistorului VMOS și ale tranzistorului DMOS sunt similare.

tranzistor IGBT

IGBT este un dispozitiv semiconductor hibrid. Combină două metode de control al curentului electric, dintre care una este tipică pentru tranzistoarele cu efect de câmp (controlul câmpului electric) și a doua pentru cele bipolare (controlul injecției purtătorului electric).

De obicei, IGBT utilizează o structură de tranzistor MOS cu canal indus de tip n. Structura acestui tranzistor diferă de structura tranzistorului DMOS printr-un strat semiconductor suplimentar de tip p.

Să acordăm atenție faptului că se obișnuiește folosirea termenilor „emițător”, „colector” și „poartă” pentru a desemna electrozii IGBT.

Adăugarea unui strat de tip p are ca rezultat formarea unei a doua structuri de tranzistor bipolar (tip p-n-p). Astfel, există două structuri bipolare în IGBT - tip n-p-n și tip p-n-p.

Circuitul de oprire UGO și IGBT sunt prezentate în figură:

O vedere tipică a caracteristicilor de ieșire este prezentată în figură:

tranzistor SIT

SIT - un tranzistor cu efect de câmp cu o joncțiune p-n de control cu ​​inducție statică. Este multicanal și are o structură verticală. O reprezentare schematică a SIT și un circuit de comutare cu sursă comună sunt prezentate în figură:

Regiunile unui semiconductor de tip p sunt sub formă de cilindri, al căror diametru este de câțiva micrometri sau mai mult. Acest sistem de cilindri joacă rolul unui oblon. Fiecare cilindru este conectat la un electrod de poartă (electrodul de poartă nu este prezentat în mod convențional în figura „a”).

Linia punctată indică zonele joncțiunilor p-n. Numărul real de canale poate fi de mii. De obicei SIT este utilizat în circuitele surse comune.

Fiecare dintre dispozitivele luate în considerare are propriul său domeniu de aplicare. Comutatoarele tiristoare sunt utilizate în dispozitivele care funcționează la frecvențe joase (kHz și mai jos). Principalul dezavantaj al unor astfel de taste este performanța scăzută.

Domeniul principal de aplicare a tiristoarelor sunt dispozitivele de joasă frecvență cu putere de comutare mare de până la câțiva megawați, care nu impun cerințe serioase privind viteza.

Tranzistoarele bipolare puternice sunt utilizate ca întrerupătoare de înaltă tensiune în dispozitive cu o frecvență de comutare sau de conversie în intervalul 10-100 kHz, cu un nivel de putere de ieșire de la câțiva W la câțiva kW. Gama optimă de tensiuni comutate este 200-2000 V.

Tranzistoarele cu efect de câmp (MOSFET) sunt utilizate ca întrerupătoare electronice pentru comutarea dispozitivelor de joasă tensiune de înaltă frecvență. Valorile optime ale tensiunilor comutate nu depășesc 200 V (valoarea maximă este de până la 1000 V), în timp ce frecvența de comutare poate varia de la unități de kHz la 105 kHz. Gama de curenți comutați este de 1,5-100 A. Proprietățile pozitive ale acestui dispozitiv sunt controlabilitatea tensiunii, nu curentul și dependența mai mică de temperatură în comparație cu alte dispozitive.

Tranzistoarele bipolare cu poartă izolată (IGBT) sunt utilizate la frecvențe sub 20 kHz (unele tipuri de dispozitive sunt utilizate la frecvențe de peste 100 kHz) cu puteri de comutare de peste 1 kW. Tensiunile comutate nu sunt mai mici de 300-400 V. Valorile optime ale tensiunilor comutate sunt peste 2000 V. IGBT-urile și MOSFET-urile nu necesită mai mult de 12-15 V pentru pornirea completă; tensiunea negativă nu este necesară pentru a închide dispozitivele. Se caracterizează prin viteze mari de comutare.

Luați în considerare circuitul de comutare al unui tranzistor cu un emițător comun.
- însuși termenul denumirii acestei incluziuni vorbește deja despre specificul acestei scheme. Un emițător comun, iar în kration este un OE, implică faptul că intrarea acestui circuit și ieșirea au un emițător comun.
Luați în considerare schema:

în acest circuit vedem două surse de alimentare, primul de 1,5 volți este folosit ca semnal de intrare pentru tranzistor și întreg circuitul. A doua sursă de alimentare este de 4,5 volți, rolul ei este de a alimenta tranzistorul și întregul circuit. Elementul de circuit Rn este sarcina tranzistorului sau, mai simplu, consumatorul.
Acum să urmărim însăși funcționarea acestui circuit: o sursă de alimentare de 1,5 volți servește ca semnal de intrare pentru tranzistor, intrând în baza tranzistorului, îl deschide. Dacă luăm în considerare ciclul complet al trecerii curentului de bază, va fi astfel: curentul trece de la plus la minus, adică pe baza unei surse de alimentare de 1,5 volți, și anume de la borna +, curentul trece prin emițător comun care trece prin bază și își închide circuitul la borna bateriei 1,5 volți. În momentul în care curentul trece prin bază, tranzistorul este deschis, astfel tranzistorul permite a doua sursă de alimentare de 4,5 volți să alimenteze Rn. să vedem curgerea curentului de la a doua sursă de alimentare de 4,5 volți. Când tranzistorul este deschis de curentul de intrare de bază, un curent trece prin emițătorul tranzistorului de la sursa de alimentare de 4,5 volți și iese din colector direct la sarcina Rn.
Câștigul este egal cu raportul dintre curentul colectorului și curentul de bază și poate ajunge de obicei de la zeci la câteva sute. Un tranzistor conectat conform unui circuit emițător comun poate da teoretic amplificarea maximă a semnalului în ceea ce privește puterea, în raport cu alte opțiuni de pornire a tranzistorului.
Acum luați în considerare circuitul pentru pornirea unui tranzistor cu un colector comun:


În această diagramă, vedem că există un colector comun la intrarea și ieșirea tranzistorului. Prin urmare, acest circuit este apelat cu un colector comun OK.
Să luăm în considerare funcționarea sa: ca și în circuitul anterior, semnalul de intrare ajunge la bază (în cazul nostru, acesta este curentul de bază) deschide tranzistorul. Când tranzistorul este deschis, curentul de la bateria de 4,5 V trece de la borna + a bateriei prin sarcina Rn, intră în emițătorul tranzistorului, trece prin colector și își încheie cercul. Intrarea cascadei cu această includere a OK are o rezistență ridicată, de obicei de la zecimi de megaohm la câțiva megaohmi, datorită faptului că joncțiunea colector a tranzistorului este blocată. Și impedanța de ieșire a cascadei, dimpotrivă, este mică, ceea ce face posibilă utilizarea unor astfel de cascade pentru a potrivi cascada anterioară cu sarcina. O cascadă cu un tranzistor conectat conform unui circuit colector comun nu amplifică tensiunea, ci amplifică curentul (de obicei de 10 ... 100 de ori). Vom reveni asupra acestor detalii în articolele următoare, deoarece nu este posibil să acoperim totul și pe toată lumea deodată.
Să luăm în considerare circuitul de comutare al unui tranzistor cu o bază comună.


Numele OB ne spune deja multe acum - înseamnă că prin pornirea tranzistorului, baza comună privind intrarea și ieșirea tranzistorului.
În acest circuit, semnalul de intrare este aplicat între bază și emițător - la ce ne servește o baterie cu o valoare nominală de 1,5 V, curentul trecându-și ciclul de la plus prin emițătorul tranzistorului de-a lungul bazei sale, deschizând astfel tranzistorul pentru trecerea tensiunii de la colector la sarcina Rn. Impedanța de intrare a cascadei este mică și variază de obicei de la unități la sute de ohmi, ceea ce este atribuit dezavantajului pornirii descrise a tranzistorului. În plus, pentru funcționarea cascadei cu un tranzistor de bază comună, sunt necesare două surse de alimentare separate, iar câștigul curentului în cascadă este mai mic decât unitatea. Câștigul de tensiune al cascadei ajunge adesea de la zeci la câteva sute de ori.
Aici am luat în considerare trei circuite de comutare a tranzistorului, pentru a extinde cunoștințele pot adăuga următoarele:
Cu cât este mai mare frecvența semnalului la intrarea etajului tranzistorului, cu atât câștigul de curent este mai mic.
Joncțiunea colector a tranzistorului are o rezistență ridicată. O creștere a frecvenței duce la o scădere a capacității reactive a joncțiunii colectorului, ceea ce duce la manevrarea semnificativă a acesteia și la deteriorarea proprietăților de amplificare ale cascadei.

Ori de câte ori un tranzistor este inclus în circuit, printr-unul dintre bornele sale, curentul de intrare și de ieșire va curge, acest terminal este numit comun.

Există trei scheme pentru pornirea unui tranzistor bipolar:

• cu un emițător comun;
• cu un colector comun;
• cu o bază comună;

• câștig mare de curent;

Schemă cu un colector comun.

• semnalul de intrare este alimentat la bază;
• semnalul de ieșire este preluat de la emițător;

• câștig mare de curent;
• tensiunile semnalului de intrare și de ieșire diferă cu aproximativ 0,6 V;

Schemă cu o bază comună.

• semnalul de intrare este aplicat emițătorului;
• semnalul de ieșire este preluat de la colector;

• câștig de înaltă tensiune;
• aproape de câștig de curent zero, curentul emițătorului este mai mare decât curentul colectorului cu curentul de bază;

Introducere

Viața modernă este greu de imaginat fără electronice bine dezvoltate.

Însă echipamentul modern este asigurat de un set de dispozitive electrice și electronice de complexitate variabilă, constând din elemente cărora li se aplică tensiuni electrice sau curg curenți electrici. Indiferent cât de complexe dispozitivele electronice, în cele din urmă, constau dintr-o varietate de dispozitive electronice cu proprietăți bine definite. Astfel, pentru dezvoltarea, fabricarea sau exploatarea diverselor echipamente, trebuie cunoscute în primul rând procesele care au loc în dispozitivele electronice în diverse condiții, precum și legile cărora le respectă aceste procese, adică. învață elementele de bază ale electronicii.

Tranzistorul este un dispozitiv controlat, curentul colectorului său depinde de curentul emițătorului, care, la rândul său, poate fi modificat de tensiunea de bază a emițătorului, U EB. Deoarece tensiunea din circuitul colector conectat în sens invers este mult mai mare decât în ​​circuitul emițător conectat în direcția înainte, iar curenții din aceste circuite sunt aproape egali, puterea creată de componenta alternativă a curentului colector în sarcină conectat în circuitul colector poate fi cheltuită semnificativ mai multă putere pentru controlul curentului în circuitul emițător, adică tranzistorul are un efect de amplificare.

Pentru amplificarea semnalelor electrice se folosesc circuite cu un colector comun (OK) și un emițător comun (OE). Funcționarea unui tranzistor bipolar conform circuitului OE este determinată de caracteristicile statice de intrare și ieșire.

La pornirea unui tranzistor bipolar emițător comun(OE) semnalul de intrare este aplicat pe bază și îndepărtat din colector. În acest caz, faza semnalului de ieșire diferă de semnalul de intrare cu 180°. Amplifică atât curentul, cât și tensiunea. Această includere a tranzistorului vă permite să obțineți cel mai mare câștig de putere, prin urmare este cel mai comun. Cu toate acestea, cu o astfel de schemă, distorsiunea neliniară a semnalului este mult mai mare. În plus, cu această schemă de comutare, caracteristicile amplificatorului sunt afectate semnificativ de factori externi, cum ar fi tensiunea de alimentare sau temperatura ambiantă. De obicei, feedback-ul negativ este folosit pentru a compensa acești factori, dar reduce câștigul.

Tranzistoarele bipolare sunt controlate de curent. Într-un circuit cu OE - curent de bază. Tensiunea la joncțiunea bază-emițător rămâne aproape constantă și depinde de materialul semiconductorului, pentru germaniu aproximativ 0,2 V, pentru siliciu aproximativ 0,7 V, dar tensiunea de control este aplicată cascadei în sine. Curentul de bază, colector și emițător și alte curenți și tensiuni din cascadă pot fi calculate folosind legea lui Ohm și regulile lui Kirchhoff pentru un circuit ramificat cu mai multe bucle.

Moduri de funcționare ale unui tranzistor bipolar

Un tranzistor este un dispozitiv semiconductor cu conversie electrică cu una sau mai multe joncțiuni electrice, potrivit pentru amplificarea puterii semnalelor electrice și având trei sau mai multe ieșiri. Conform principiului de funcționare, tranzistoarele sunt bipolare și de câmp.

Un tranzistor bipolar conține trei regiuni semiconductoare cu tipuri de conducție alternate n-p-n sau p-n-p, care sunt numite emițător, bază și, respectiv, colector.

Mod activ normal

Joncțiunea emițător-bază este pornită în direcția înainte (deschis), iar joncțiunea colector-bază este în direcția inversă (închis) U EB > 0; U KB<0;

Modul activ invers

Joncțiunea emițătorului este inversată, iar joncțiunea colectorului este directă.

Modul de saturație

Ambele joncțiuni p-n sunt polarizate înainte (ambele deschise).

Modul Cutoff

În acest mod, ambele joncțiuni p-n ale dispozitivului sunt polarizate în direcția opusă (ambele sunt închise).

regim de barieră

În acest mod baza tranzistorul este scurtcircuitat sau printr-un mic rezistor cu colectorul său, iar un rezistor este conectat la circuitul colector sau emițător al tranzistorului, care stabilește curentul prin tranzistor.

În acest sens, tranzistorul este o diodă conectată în serie cu un rezistor.

Astfel de circuite în cascadă se disting printr-un număr mic de componente, decuplare bună de înaltă frecvență, un interval mare de temperatură de funcționare și ilizibilitate la parametrii tranzistorului.

adept emițător- un caz special de repetoare de tensiune bazate pe un tranzistor bipolar. Se caracterizează prin câștig de curent ridicat și coeficient de transfer de tensiune apropiat de unitate. În acest caz, rezistența de intrare este relativ mare (cu toate acestea, este mai mică decât rezistența de intrare a adeptei sursei), iar rezistența de ieșire este mică.

Următorul emițătorului folosește un circuit de comutare a tranzistorului cu colector comun (OC). Adică, tensiunea de alimentare este aplicată colectorului, semnalul de intrare este aplicat bazei, iar semnalul de ieșire este preluat de la emițător. Ca rezultat, se formează un feedback negativ de tensiune 100%, care poate reduce semnificativ distorsiunea neliniară care apare în timpul funcționării. De asemenea, trebuie remarcat faptul că fazele semnalelor de intrare și de ieșire sunt aceleași. Un astfel de circuit de comutare este utilizat pentru a construi amplificatoare de intrare, dacă impedanța de ieșire a sursei este mare și ca amplificator tampon, precum și trepte de ieșire ale amplificatoarelor de putere.

Scheme de comutare

Circuit de comutare cu un emițător comun

U out \u003d U ke

factor de amplificare curent:

I out / I in = I to / I b = I to / (I e -I to) = α / (1-α) = β [β>> 1]

Impedanta de intrare:

R în \u003d U în / I în \u003d U fi / I b

Avantaje:

Câștig mare de curent

Câștig mare de tensiune

Cea mai mare putere de amplificare

Poate folosi o singură sursă de alimentare

· Tensiunea AC de ieșire este inversată în raport cu intrarea.

Defecte:

Proprietăți de temperatură și frecvență mai proaste în comparație cu circuitul de bază comun