Transistors - basisprincipes, typen en basismodi

Inleiding tot transistor:

Eerder was het cruciale en belangrijke onderdeel van een elektronisch apparaat een vacuümbuis waaraan het een elektronenbuis is controle elektrische stroom ​De vacuümbuizen werkten, maar ze zijn omvangrijk, vereisen hogere bedrijfsspanningen, een hoog energieverbruik, leveren een lager rendement op en kathode-elektronen-emitterende materialen worden tijdens het gebruik opgebruikt. Dus dat eindigde als warmte die de levensduur van de buis zelf verkortte. Om deze problemen op te lossen, vonden John Bardeen, Walter Brattain en William Shockley in 1947 bij Bell Labs een transistor uit. Dit nieuwe apparaat was een veel elegantere oplossing om veel van de fundamentele beperkingen van vacuümbuizen te overwinnen.

De transistor is een halfgeleiderapparaat dat zowel kan geleiden als isoleren. Een transistor kan als schakelaar en versterker fungeren. Het zet audiogolven om in elektronische golven en weerstanden en regelt de elektronische stroom. Transistors hebben een zeer lange levensduur, zijn kleiner van formaat, kunnen werken op voedingen met een lager voltage voor meer veiligheid en vereisen geen gloeidraadstroom. De eerste transistor is gemaakt met germanium. Een transistor vervult dezelfde functie als een vacuümbuis-triode, maar gebruikt halfgeleiderovergangen in plaats van verwarmde elektroden in een vacuümkamer. Het is de fundamentele bouwsteen van moderne elektronische apparaten en wordt overal in moderne elektronische systemen aangetroffen.

Transistor Basics:

Een transistor is een apparaat met drie aansluitingen. Namelijk,

• Basis: dit is verantwoordelijk voor het activeren van de transistor.
• Collector: dit is de positieve lead.
• Emitter: dit is de negatieve kabel.

Het basisidee achter een transistor is dat je hiermee de stroom van stroom door één kanaal kunt regelen door de intensiteit te variëren van een veel kleinere stroom die door een tweede kanaal stroomt.

Soorten transistors:

Er zijn twee soorten transistors aanwezig: bipolaire junctie-transistors (BJT), veldeffecttransistors (FET). Er loopt een kleine stroom tussen de basis en de emitter. De basisaansluiting kan een grotere stroomstroom tussen de collector en de emitteraansluitingen regelen. Voor een veldeffecttransistor heeft deze ook de drie aansluitingen: dit zijn gate, source en drain, en een spanning op de gate kan een stroom tussen source en drain regelen. De eenvoudige diagrammen van BJT en FET worden weergegeven in de onderstaande afbeelding:

Bipolaire junctie-transistor (BJT)

Veldeffecttransistors (FET)

Zoals u kunt zien, zijn transistors er in verschillende maten en vormen. Een ding dat al deze transistors gemeen hebben, is dat ze elk drie leads hebben.

• Bipolaire junctie-transistor:

Een bipolaire junctie-transistor (BJT) heeft drie terminals die zijn verbonden met drie gedoteerde halfgeleidergebieden. Het wordt geleverd met twee typen, P-N-P en N-P-N.

P-N-P transistor, bestaande uit een laag N-gedoteerde halfgeleider tussen twee lagen P-gedoteerd materiaal. De basisstroom die de collector binnenkomt, wordt aan de uitgang versterkt.

Dat is wanneer de PNP-transistor AAN is wanneer de basis laag wordt getrokken ten opzichte van de emitter. De pijlen van de PNP-transistor symboliseren de stroomrichting wanneer het apparaat zich in de actieve modus voor doorsturen bevindt.

N-P-N-transistor bestaande uit een laag P-gedoteerde halfgeleider tussen twee lagen N-gedoteerd materiaal. Door de basisstroom te versterken, krijgen we de hoge collector- en emitterstroom.

Dat is wanneer de NPN-transistor AAN is wanneer de basis laag wordt getrokken ten opzichte van de emitter. Als de transistor AAN staat, loopt de stroom tussen de collector en de emitter van de transistor. Gebaseerd op minderheidsdragers in het P-type gebied gaan de elektronen van emitter naar collector. Het maakt de grotere stroom en snellere werking mogelijk vanwege deze reden, de meeste bipolaire transistors die tegenwoordig worden gebruikt, zijn NPN.

• Veldeffecttransistor (FET):

De veldeffecttransistor is een unipolaire transistor, N-kanaal FET of P-kanaal FET worden gebruikt voor geleiding. De drie terminals van FET zijn de source, gate en drain. De standaard n-kanaals en p-kanaals FET's worden hierboven weergegeven. Voor een n-kanaals FET is het apparaat gemaakt van n-type materiaal. Tussen de source en drain fungeert dan-type materiaal als een weerstand.

Deze transistor regelt de positieve en negatieve dragers betreffende gaten of elektronen. FET-kanaal wordt gevormd door het verplaatsen van positieve en negatieve ladingsdragers. Het kanaal van FET dat is gemaakt van silicium.

Er zijn veel soorten FET's, MOSFET's, JFET's, enz. De toepassingen van FET's zijn in een ruisarme versterker, bufferversterker en een analoge schakelaar.

Bipolaire junctie transistoraanpassing

Transistors zijn de belangrijkste actieve halfgeleidercomponenten die essentieel zijn voor bijna alle circuits. Ze worden gebruikt als elektronische schakelaars, versterkers, enz. In schakelingen. Transistors kunnen NPN, PNP, FET, JFET, enz. Zijn, die verschillende functies hebben in elektronische schakelingen. Voor de juiste werking van het circuit is het noodzakelijk om de transistor voor te spannen met behulp van weerstandsnetwerken. Het werkpunt is het punt op de uitgangskarakteristieken dat de collector-emitterspanning en de collectorstroom zonder ingangssignaal toont. Het werkpunt is ook bekend als het Bias-punt of Q-Point (Rustpunt).

Biasing wordt bedoeld om weerstanden, condensatoren of voedingsspanning, enz.Te verschaffen om de juiste werkingseigenschappen van de transistors te verschaffen. DC-voorspanning wordt gebruikt om de DC-collectorstroom te verkrijgen bij een bepaalde collectorspanning. De waarde van deze spanning en stroom worden uitgedrukt in termen van het Q-punt. In een transistorversterkerconfiguratie is de IC (max) de maximale stroom die door de transistor kan stromen en is VCE (max) de maximale spanning die over het apparaat wordt aangelegd. Om de transistor als versterker te laten werken, moet een belastingsweerstand RC op de collector worden aangesloten. Biasing stelt de DC-bedrijfsspanning en -stroom in op het juiste niveau, zodat het AC-ingangssignaal goed kan worden versterkt door de transistor. Het juiste instelpunt bevindt zich ergens tussen de volledig AAN of volledig UIT-toestanden van de transistor. Dit centrale punt is het Q-punt en als de transistor correct is voorgespannen, is het Q-punt het centrale werkpunt van de transistor. Dit helpt de uitgangsstroom toe te nemen en af ​​te nemen naarmate het ingangssignaal de hele cyclus doorloopt.

Om het juiste Q-punt van de transistor in te stellen, wordt een collectorweerstand gebruikt om de collectorstroom op een constante en constante waarde in te stellen zonder enig signaal in de basis. Dit stabiele DC-werkpunt wordt bepaald door de waarde van de voedingsspanning en de waarde van de basisinstelweerstand. Base bias-weerstanden worden gebruikt in alle drie de transistorconfiguraties, zoals gemeenschappelijke basis-, gemeenschappelijke collector- en gemeenschappelijke emitterconfiguraties.

Modi van vertekening:

Hieronder volgen de verschillende modi van transistorbasisvoorspanning:

1. Huidige voorspanning:

Zoals getoond in figuur 1, worden twee weerstanden RC en RB gebruikt om de basisvoorspanning in te stellen. Deze weerstanden bepalen het initiële werkgebied van de transistor met een vaste stroomvoorspanning.

De voorwaartse voorspanning van de transistor met een positieve basisinstelspanning door RB. De voorwaartse basis-emitterspanningsval is 0,7 volt. Daarom is de stroom door RB I_B.= (V_DC- V_WORDEN) / Ik_B.

2. Feedback-vertekening:

Figuur 2 toont de transistorvoorspanning door het gebruik van een feedbackweerstand. De basisvoorspanning wordt verkregen uit de collectorspanning. De collector-feedback zorgt ervoor dat de transistor altijd voorgespannen is in het actieve gebied. Wanneer de collectorstroom toeneemt, daalt de spanning aan de collector. Dit vermindert de basisaandrijving die op zijn beurt de collectorstroom verlaagt. Deze feedbackconfiguratie is ideaal voor transistorversterkerontwerpen.

3. Dubbele feedbackaanpassing:

Figuur 3 laat zien hoe de voorspanning wordt bereikt met behulp van dubbele feedbackweerstanden.

Door twee weerstanden RB1 en RB2 te gebruiken, vergroot u de stabiliteit met betrekking tot de variaties in Beta door de stroom door de basisinstelweerstanden te vergroten. In deze configuratie is de stroom in RB1 gelijk aan 10% van de collectorstroom.

4. Spanningsverdelingsaanpassing:

Figuur 4 toont de voorspanning van de spanningsdeler waarbij twee weerstanden RB1 en RB2 zijn verbonden met de basis van de transistor en een spanningsdelernetwerk vormen. De transistor krijgt vooringenomenheid door de spanningsval over RB2. Dit soort voorspanningsconfiguratie wordt veel gebruikt in versterkercircuits.

5. Dubbele basisaanpassing:

Figuur 5 toont dubbele feedback voor stabilisatie. Het gebruikt zowel Emitter- als Collector-basisfeedback om de stabilisatie te verbeteren door de collectorstroom te regelen. Weerstandswaarden moeten worden geselecteerd om de spanningsval over de emitterweerstand in te stellen op 10% van de voedingsspanning en de stroom door RB1, 10% van de collectorstroom.

Voordelen van transistor:

1. Kleinere mechanische gevoeligheid.
2. Lagere kosten en kleiner van formaat, vooral in circuits met een klein signaal.
3. Lage bedrijfsspanningen voor meer veiligheid, lagere kosten en kleinere spelingen.
4. Extreem lange levensduur.
5. Geen stroomverbruik door een kathodeverwarmer.
6. Snel schakelen.

Het kan het ontwerp van complementaire symmetrische circuits ondersteunen, iets wat niet mogelijk is met vacuümbuizen. Als u vragen heeft over dit onderwerp of de elektrische en elektronische projecten laat de reacties hieronder achter.