Транзистор - домкрат всіх професій
Але чому транзистор? Ми могли перемикати світлодіод безпосередньо за допомогою кнопки та резистора 470 Ом.
Для того щоб транзистор міг виконувати свою роботу, йому також потрібні певні напруги. Дві найважливіші напруги - це напруга базового випромінювача (Ube) та напруга колектора-випромінювача (Uce). Напруга BE завжди становить приблизно 0,7 В, коли транзистор увімкнено. Якщо цього значення не досягнуто, транзистор робить "герметичним". Напруга BE встановлюється автоматично, як тільки протікає струм бази.
Другою важливою напругою є напруга CE. Це особливо важливо, якщо потрібно визначити втрати потужності транзистора. Чим вище струм колектора, тим вище ця напруга. Напруга CE та струм колектора слід завжди мати на увазі при розробці схеми. Інакше може швидко статися, що транзистор перевантажений.
 |
Потрібно лише переконатися, що ця енергія розсіюється і що транзистор працює лише тоді, коли в основу впадає сильніший струм. Це досягається тут за допомогою додаткового резистора, який йде від основи до мінусового полюса. Якщо торкнутися основи, D1 залишається темним. Він загоряється лише при натисканні кнопки.
| Як показано на графіку вище, сам транзистор потребує певних напруг, щоб мати можливість працювати. Однією з напруг є напруга на шляху колектор-емітер (напруга CE). Якщо ми вимірюємо тут, ми встановлюємо значення приблизно 0,15 В. При більшому навантаженні це значення також трохи збільшується. Разом із струмом колектора це призводить до значної частини втрат потужності. Ви повинні завжди стежити за цим, оскільки інакше транзистор може перегрітися і відповідно руйнуватися. |
| Другою важливою напругою є напруга базового випромінювача. Якщо транзистором потрібно повністю керувати, він повинен досягати приблизно 0,7 В. Якщо база оснащена послідовним резистором, як у нашому прикладі, ця напруга встановлюється автоматично. Вимірювання це доводить. |
| Якщо ви опускаєтеся нижче цього 0,7 В, транзистор блокується дуже швидко. Щоб перевірити це один раз, налаштована ця схема. Якщо ми повернемо тример, ми можемо помітити, що напруга залишається приблизно на 0,7 В протягом дуже довгого часу, а потім дуже швидко падає, і таким чином світлодіод швидко згасає. |
Посилення вдвічі краще - етап Дарлінгтона
Як ви можете бачити на цій схемі, випромінювач Т1 підключений безпосередньо до основи Т2. Колектори згруповані разом. Якщо тут натиснути кнопку, загориться світлодіод. Поки що нічого особливого. Але якщо ми зараз обміняємо резистори R1 і R2 на значення, які в рази перевищують значення, наприклад R1 = 1 МОм, R2 = 470 кОм, і знову натискаємо кнопку, D1 також загоряється. Якби ці резистори використовувались в одному транзисторі, світлодіод світився б лише слабко. Що тут сталося?
Тут основну роль відіграє шлях базового випромінювача Т2. Оскільки напруга BE завжди регулюється до 0,7 В, ця напруга також вимірюється в загальній напрузі колектора-випромінювача.
| Якщо виміряти цю напругу через резистор R2, ми виявимо, що вона становить приблизно 1,4 В. Отже, ми дійсно вимірюємо обидва рядки BE одна за одною. Цей факт слід враховувати, використовуючи сцену Дарлінгтона як підсилювач. |
Перший транзистор підсилює 1 мкА до 300 мкА. Оскільки струми від випромінювача складаються, туди протікає струм 301 мкА. База другого транзистора тепер постачається цим струмом і знову підсилює його 300 разів, а потім дозволяє пропускати струм 90,3 мА.
Оскільки два колектори транзисторів з'єднані між собою, і тут струми складаються, і загальний струм становить 90,6 мА, якщо це не обмежується підключеним навантаженням.
Краща стадія Дарлінгтона - Комплементарна схема Дарлінгтона
Тут може бути використана інша схема: додаткова схема Дарлінгтона. Ця схема, також відома як схема Сіклая або пара Шилкай, поєднує великий коефіцієнт посилення струму та низьку напругу базового випромінювача.
| У ланцюзі PNP транзистор PNP діє як вхідний каскад. Якщо, наприклад, струм 1 мкА тече від основи, траєкторія транзистора PNP пропускає 300 мкА і досягає NPN. Транзистор NPN посилює це 300 мкА знову 300 разів, і тому струм 90,3 мА залишає транзистор NPN, що складається з посиленого струму 90 мА і базового струму 300 мкА. |
Транзистор стає підсилювачем сигналу
Давайте візьмемо нашу схему з початку цього курсу та додамо до неї потенціометр обрізки. Якщо ланцюг введено в дію і ви включите триммер, світлодіод довго світиться яскраво, а потім відносно швидко згасне.
Налаштування робочої точки транзистора
Часто потрібно посилити сигнали, які складаються із змінної напруги. Існує дві можливості перемикання транзисторів, щоб вони могли це зробити. Однією з можливостей було б забезпечити схему підсилювача симетричною робочою напругою і дозволити ланцюгу живлення проходити лише над позитивним або негативним полюсом. Це не дуже корисно для маленьких підсилювачів. Там ви вдаєтеся до іншого варіанту. Робочий діапазон транзистора просто піднімається, і транзистор має можливість переміщення вгору або вниз.
| Діаграма навпроти показує, як це досягається. Якщо цю схему ввести в дію, світлодіод загоряється. Але вже давно не вся світність, до якої ми звикли від світлодіода. Зараз світлодіод і резистор мають лише приблизно 3,8 В. В результаті через D1 протікає менше струму, і він темніє. |
| Якщо ми додаємо конденсатор на вході або виході до схеми, ми отримаємо однокаскадний НЧ-підсилювач. Конденсатори забезпечують регулювання змінної напруги до робочої постійної напруги ланцюга. |
Переваги та недоліки основних схем
Ця схема характеризується такими властивостями:
- Низьке навантаження на транзистор
- Висока напруга на навантаженні
Ця схема характеризується наступними властивостями.
- Можливе посилення змінних напруг
Існує третя схема серед типів схем для транзисторів. Основна схема. Це в основному використовується в високочастотній технології і менш підходить для НЧ та комутаційних застосувань.
Транзистор PNP - не зовсім забутий тип
Навіть якщо транзистор NPN відповідає більшості вимог сучасної електроніки, PNP час від часу все одно потрібен.