лабаратт. 2 лаб оэит. 2. npn транзистордын жмыс істеу негіздері крсетілген
 Скачать 44.11 Kb.
|
|
1.Биполярлық транзистор кезектесе орналасқан үш p және n аймақтарынан тұрады. Осы аймақтардың өзара орналасуына байланысты олар n-p-n немесе p-n-p болып екіге жіктеледі. Әр аймақтардан тоқ жүретін шықпалар (электродтар) шығарылып, олар эмиттер (Э), коллектор (К) және база деп аталады. Эмиттер (аудармасы – шығарушы) транзисторды заряд тасушыларымен қамтамасыз ететін электрод, коллектор (аудармасы – жинақтаушы) эмиттерден шыққан заряд тасушыларын қабылдайды, ал заряд тасушыларының эмиттерден коллекторға қарай қозғалысын реттейтін – база. Ол транзистордың реттеуші, басқарушы электроды болып саналады. n-p-n немесе p-n-p транзисторларының жалпы жұмыс істеу принциптері бірдей, айырмашылығы тек біріншісінде, тоқ түзетін заряд тасушылары негізінен электрондар да, екіншісінде кемтіктер; осыған байланысты аталған заряд тасушыларын жинау үшін n-p-n транзисторының коллекторына (электрондарды қабылдау үшін) оң кернеу түсіріледі де, p-n-p транзисторының коллекторына теріс кернеу беріледі. Олардың база кернеуі мен топтарының бағыттары да қарама-қарсы бағытта болады. 2.n-p-n транзистордын жұмыс істеу негіздері көрсетілген: 1) n типті эмиттердегі негізгі заряд тасымалдаушыларға электрондар жатады. 2) база-эмиттер өтуі негізгі тасымалдаушыны тура бағытта ығыстырады, сонда электрондар өткелден өтіп, база аймағында пайда болады. 3) өте жіңішке база аймағында кемтік өте төмен қоспаланған, сондықтан олар кейбір рекомбинацияларға (энергия бөліну ортасындағы теріс зарядталған тасымалдаушылардың жұбының жоғалуы) ұшырап жатады, бірақ электрондардың көбі база аймағында қала береді. 4) база-коллектор өткелі кері бағытқа ығысқан, сонда база аймақтарында кемтіктер, ал коллектор аймағында электрондар пайда болады, содан кейін база аймағында электрондар пайда болуы үшін тура бағытқа ығысады; бұл электрондар коллектор қысқыштарының оң потенциалын тартып алады. 5) база аймағындағы электрондардың көбі коллектор аймағында база-коллектор өткелінен өтіп отырады, сөйтіп коллекторда тоқ түзіле бастайды. Әдетте тоқтың бағыты кемтіктің қозғалысымен алынады, яғни оның бағыты электрондар ағынының бағытына қарама-қарсы. Эмиттерден шығып жатқан электрондардың 99,5% база-коллектор өткелінен өткенде, олардың тек 0,5% ғана өте тар база аймағында кемтікке айналады. p-n-p транзистордын жұмыс істеу негіздері көрсетілген: 1) эмиттер материалдағы негізгі тасымалдаушылар – кемтіктер. 2) база-эмиттер негізгі тасымалдаушыларды тура бағытта ығыстырады, сөйтіп кемтіктер өткелден өтіп, база аймағында пайда болады. 3) база аймағы өте жұқа және электрондармен өте төмен қоспаланған кейде электрондар кемтіктермен жұптарды түзе алғанымен база аймағында сонда да кемтіктер көп. 4) база аймағында электрондардың, ал коллектор аймағында қайтадан кемтіктер болу үшін база-коллектор өткелі кері бағытталған, бірақ кемтіктер тура бағытта ығысқан; Бұл кемтіктер коллектор қысқыштарының теріс потенциалын өзіне тартады. 5)база аймағындағы кемтіктің біраз көп бөлігі база-коллектор өткелінен өтіп, коллектор аймағына жетеді, сөйтіп коллекторда тоқты түзеді, әдетте тоқтың бағыты кемтіктің қозғалыс бағытымен сәйкес келеді. Эмиттерден шығып жатқан 99,5% кемтіктер база-коллекторының өткелінен өтеді, алайда 0,5% кемтіктер өзгеріске ұшырап, электронмен өте жіңішке база аймағын құрайды. 1. транзисторлардың параметрлеріне: кіріс кедергі, статикалық кіріс кедергісі (Uбэ/Iб), динамикалық кіріс кедергісі(∆Uбэ/∆Iб), шығу кедергі, статикалық шығу кедергісі (Uкэ/Iк), динамикалық шығу кедергісі(∆Uкэ/∆Iк), тоқтың ұлғаюы, статикалық тоқтың ұлғаюы (Ік/Iб) және динамикалық тоқтың ұлғаюы (∆Ік/∆Iб) жатады. 2. Биполярлы транзистор 4 күшейту режимдерінде істейді: А режимі: А режимінде басты жұмыс нүктесі сипаттаманың ортасында алынады ІК = f(Uб), ал сигналдың амплитудасы суретте көрсетілгендей шығу тізімінде тоқ сигналдың түгел периоды бойынша ағады. Қию бұрышы Ө = 180°C Бұл сипаттама транзистордың p-n-p түріне ОЭ схемасына берілген. Транзистор активті режимінде жұмыс істейді, тыныштық тоғы үлкен, сондықтан ПӘК 50% бұл осы режимнің негізгі кемшілігі. А режимінде активті элемент бұрмалаусыз жұмыс істейді. Кіру және шығу сигнал формалары бір – біріне сәйкес келеді. А режимі негізінен алдын ала күшейту каскадтарында пайдаланады. Басты жұмыс нүктесі сипаттаманың басында алынады. Коллектор тоғы активті элементтен кіру кернеудің теріс шалапериодында ғана өтеді (p-n-p типті транзисторлар үшін), ал келесі шала периодта тоқ жоқ, олай болса активті элемент «жабық». Қию бұрышы Ө = 90°C, бүл режимінде А режиміне қарағанда каскадтың ПӘК үлкен, себебі дамыл тоғы аз. В режимінде күшейткіштің ПӘК = 80%, бірақ шығу сигналынын бір шала периоды ғана күшейтіледі. Түгел периодта сигналды күшейтішу үшін екі контакті схемалар колданылады, сонда бір иіні дұрыс шалапериодта істейді, екіншісі теріс шалапериодта істейді. В режимінде үлкен каскадтарды күшейту үшін алынады. Басты жұмыс нүктесі сипаттаманың оң жағынан алынады. Қию бұрышы Ө < 90°C аз. Сигнал жоқ болған кезде, активті элементте тоқ жоқ. Элемент «жабық». Бұрмалаулар В режимімен салыстырсақ үлкен, каскадтың ПӘК-і үлкен, себебі дамыл тоғы аз. С режимі қуатты резонансты күшейткіштерде қолданылады. Басқаша айтқанда бұл кілт режимі. Бұл режимінде активті элемент қиылу немесе қанығу жағдайда болады. Қиылу жағдайында активті элементтен өтетін тоқ нөлге тең, қанығу жағдайында шыгу қысқыштардың арасындағы кернеу азғындауына тең. ПӘК бірге тең, қуат жоғалтулар аз, бүл режим тік бұрышты сигналдарды күшейту үшін арналған[5]. Төмендегі кестеде транзисторлардың таңбалануы және коды көрсетілген.
Мысалы КТ308С транзисторы берілетін болса, ол кремнийден жасалынған биполярлы, жоғары қуатты, төменгі жиілікті, реттік нөмері 8 болатын «С» параметрге ие транзистор 6. Инжекция мен экстракция деген не? Инжекция дегеніміз – зарядтардың негізгі болып саналған аймақтан негізгі емес болып ауысатын аймаққа өтуі. Экстракция – инжекцияға кері процесс. Биполярлы транзисторының қосылу схемалары қандай? Транзисторларды қосудың үш негізгі схемасы бар. Бұл жағдайда транзисторлық электродтардың бірі-каскадтың жалпы кіру және шығу нүктесі. Кіріс (шығыс) деп кіріс (шығыс) айнымалы кернеу әсер ететін нүктелер түсініледі. Қосудың негізгі схемалары ортақ эмитенті (ОЭ), жалпы базасы (ОБ) және жалпы коллекторы (ОК) бар схемалар деп аталады. Ортақ базамен қосылған транзистордың артықшылығы мен кемшілігі қандай, оның күшейту коэффициенттері қалай анықталады? ОБ қосу схемасы айтарлықтай пайда әкелмейді, бірақ жақсы жиілік және температура қасиеттеріне ие. Ол OE схемасы сияқты жиі қолданылмайды. Электр тізбегіндегі пайда әрқашан бірліктен сәл аз, себебі коллектордың тогы әрқашан эмиттер тогынан сәл аз болады:  Бұл коэффициент әрқашан 1-ден аз және ол 1-ге жақын болса, транзистор соғұрлым жақсы болады. Кернеудің өсуі ОЭ схемасымен бірдей. OБ схемасының кіріс кедергісі OЭ схемасына қарағанда он есе төмен. Схема үшін кіріс және шығыс кернеуі арасындағы фазалық ығысу жоқ, яғни күшейту кезінде кернеу фазасы өзгермейді. Сонымен қатар, күшейту кезінде ob тізбегі OЭ схемасына қарағанда әлдеқайда аз бұрмаланулар тудырады. OБ схемасы үшін токтың статикалық берілу коэффициенті белгіленеді және анықталады: uк-б= const  9 Ортақ эмитермен қосылған транзистордың артықшылығы мен кемшілігі қандай, оның күшейту коэффициенттері қалай анықталады? Барлық кітаптарда OЭ схемасы ең көп таралған деп жазылған, өйткені ол ең көп қуат береді. Транзистордың күшейту қасиеттері оның негізгі параметрлерінің бірін сипаттайды-базалық токтың статикалық берілу коэффициенті немесе токтың статикалық өсуі. Ол тек транзистордың өзін сипаттауы керек болғандықтан, ол жүктемесіз режимде анықталады (Rк = 0). Сан жағынан ол тең: Uк-э= const  ОЭ схемасының артықшылықтары оның бір көзден қоректенуінің ыңғайлылығын қамтиды, өйткені бір белгінің кернеулері база мен коллекторға беріледі. Кемшіліктерге ең нашар жиілік және температура қасиеттері жатады (мысалы,ob схемасымен салыстырғанда). Жиіліктің жоғарылауымен ОЭ тізбегіндегі күшейту төмендейді. Сонымен қатар, Оэ схемасы бойынша каскад күшейту кезінде айтарлықтай бұрмаланулар тудырады. 10. Ортақ коллектормен қосылған транзистордың артықшылығы мен кемшілігі қандай, оның күшейту коэффициенттері қалай анықталады? База-коллектор өткелі кері бағытқа ығысқан, сонда база аймақтарында кемтіктер ал коллектор аймағында электрондар пайда болады, содан кейін база аймағында электрондар пайда болуы үшін тура бағытқа ығысады; бұл электрондар коллектор қысқыштарының оң потенциалын тартып алады. Ток бойынша күшейту коэффициенті коллектор тогына байланысты өзгереді. Сигналдары кішкентай транзисторлардың көпшілігі үшін динамикалық коэффициент коллектор тогының 1 мА ден 10 мА арасындағы диапазонында максималды. Күштік транзистор үшін ток бойынша күшейту коэффициенті коллектор тогының өте жоғары мәндерінен өте төмен мәндергедейін түседі. Биполярлы транзистордың жұмыс істеу режимдері қандай? Қалыпты белсенді режим Эмитент-базаның ауысуы Алға бағытта (ашық), ал коллектор-базаның ауысуы кері бағытта (жабық): UЭБ<0; UКБ > 0 (n-p-n типті транзистор үшін), P-N-p типті транзистор үшін шарт uэб>0 түрінде болады; UКБ<0. Кері белсенді режим Эмиттерлік ауысу кері ығысуға ие, ал коллекторлық ауысу тікелей: UКБ<0; UЭБ>0 (n — p-n типті транзистор үшін). Қанықтыру режимі P-n ауысуының екеуі де алға бағытталған (екеуі де ашық). Егер эмиттер мен коллекторлық p-n-өтулер сыртқы көздерге тікелей бағытта қосылса, транзистор қанықтыру режимінде болады. Эмиттерлік және коллекторлық өтулердің диффузиялық электр өрісі Uэб және Uкб сыртқы көздері тудыратын электр өрісімен ішінара әлсірейді. Нәтижесінде негізгі заряд тасымалдаушылардың диффузиясын шектейтін ықтимал кедергі азаяды және эмитент пен коллектордан тесіктердің базаға енуі (енуі) басталады, яғни Эмитенттің қанықтыру токтары деп аталатын токтар (IE) транзистордың эмитенті мен коллекторы арқылы ағып кетеді. ) және коллектор (Н. біз). Коллектор-Эмитенттің қанығу кернеуі (UКЭ. біз) - ашық транзистордағы кернеудің төмендеуі (RSI семантикалық аналогы. өріс транзисторларындағы ТББ). Сол сияқты, базалық эмиттер қанықтыру кернеуі (UБЭ. біз) - бұл ашық транзистордағы база мен Эмитент арасындағы кернеудің төмендеуі. Кесу режимі Бұл режимде коллекторлық p-n ауысуы кері бағытта ығыстырылады, ал эмитенттік ауысуға негізгі емес заряд тасымалдаушыларды эмитенттен базалық аймаққа шығару басталатын шекті мәннен аспайтын кері және тікелей ығысу берілуі мүмкін (кремний транзисторлары үшін шамамен 0,6—0,7 В). Кедергі режимі Бұл режимде транзистордың тұрақты ток базасы қысқа уақытқа немесе оның коллекторымен кішкене резистор арқылы қосылады, ал транзистордың коллекторлық немесе эмиттер тізбегіне транзистор арқылы ток беретін резистор қосылады. Мұндай енгізуден транзистор білдіреді өзіндік диод енгізілген дәйекті токозадающим резистором. Мұндай каскадтық тізбектер компоненттердің аздығымен, жоғары жиілікте жақсы ажыратумен, температураның үлкен диапазонымен, транзисторлардың параметрлеріне сезімталдығымен ерекшеленеді. Транзисторлар төртполюсті схема ретінде ұсынылса, оның z, y, h параметрлері қалай анықталады? Схемотехникалық қосымшаларда биполярлы транзистор төртполюстык ретінде қарастырып, ол схема үшін оның параметрлері анықталады. Төртполюстік ретіндегі транзистор екі тоқ (I1, I2) пен екі кернеудің мәнімен сипатталады.  21 сурет – Төртполюстік ретіндегі биполярлы транзистор z параметрлер:   . (2)
z-параметрлері кіріс (I1 = 0) пен шығыстағы (I2 = 0) бос жүріс режимінде өлшенеді. Биполярлы транзистор үшін I1 = 0 ашық кірістің режимін оңай жүзеге асыруға болады, себебі эмиттерлі өткелдің кедергісі ондаған Ом-ға тең болғаннан және эмиттерлі тізбектің ажыратылған кедергісі бірнеше кОм-ға тең болғаннан I1 = 0 деп санауға болады. Ал I2 = 0 режимді жүзеге асыруға қиын, себебі онын коллекторлық өткелдің кедергісі ондаған МОм-ға тең болғаннан коллектор тізбегін ажырататын кедергісі ГОм-ның шамасында алу қажет. у параметрлер:   (3)
у-параметрлері кіріс (U1 = 0) пен шығыстағы (U2 = 0) бос жүріс режимінде өлшенеді. Биполярлы транзистор үшін U1 = 0 ашық кірістің режимін жүзеге асыру қиын болады, себебі эмиттерлі өткелдің кедергісі ондаған Ом-ға тең болғаннан және эмиттерлі тізбектің тұйықталған кедергісі өте аз шамада алынуы қажет. Ал U2 = 0 режимді жүзеге асыруға оңай, себебі онын коллекторлық өткелдің кедергісі ондаған МОм-ға тең болғаннан коллектор тізбектің тұйықталған кедергісі жүздеген Ом шамасында алу қажет. һ параметрлер:   (4)
Әр түрлі қосылған транзисторлардың һ-параметрлер өзара байланыста болады. Оларды анықтау үшін келесі формулалармен пайдалану керек:
Әр бір z, y, h параметрлерді ОБ, ОЭ, ОК схемаларында табу үшін келесі кесте бойынша кіріс пен шығыс тоқтар мен кернеулерін пайдалану керек:
Мұндағы: IЭ – эмиттер тоғы, IБ– база тоғы, Iк– коллектор тоғы, UЭБ – эмиттер-база кернеуі, UБЭ – база-эмиттер кернеуі, UБК– база-коллектор кернеуі, UКБ– коллектор-база кернеуі, UКЭ– коллектор-эмиттер кернеуі, UЭК– эмиттер-коллектор кернеуі. Мысалы ортақ базасы бар схема үшін  формуласымен табылады. |
