Біполярні транзистори – це напівпровідникові пристрої, які є основним елементом у створенні сучасної електроніки. Вони дозволяють керувати електричним струмом та забезпечують можливість посилення і перемикання сигналів. Біполярні транзистори мають складну структуру, в якій основні ролі відіграють три зони – емітер, база і колектор.Існує кілька основних видів біполярних транзисторів, кожен з яких має свої унікальні особливості. Для початку, варто зазначити транзистори типу NPN і PNP. У NPN-транзисторі електрони є основними носіями заряду, а в PNP-транзисторі – дірки. Ще одним важливим параметром є потужність транзистора. Вона визначається здатністю транзистора витримувати великі значення напруги і струму. Також слід згадати про польові транзистори, які мають перевагу над біполярними за швидкістю роботи.Принцип ...робота біполярних транзисторівосновується на контролі струму в базовій зоні. Залежно від напрямку і величини базового струму, регулюється струм в еміттері. Коли базовий струм дорівнює нулю, транзистор перебуває у вимкненому стані. При наявності базового струму транзистор відкривається і пропускає струм через колектор. Однак, слід враховувати необхідність правильного підключення емітера, бази та колектора, інакше транзистор може працювати некоректно або зламатися.Біполярні транзистори широко використовуються в різних електронних пристроях, включаючи радіоелектроніку, телекомунікації, процесори та інші. Знання основних видів і принципів роботи цих пристроїв дозволяє розробляти та покращувати сучасні технології та прилади, забезпечуючи їх надійність і ефективність.Основні види біполярних транзисторівІснує кілька основних видів біполярних транзисторів, яківідрізняються своїми характеристиками та принципами роботи. Нижче наведені основні види біполярних транзисторів:PNP транзистор.У PNP транзисторі струми електронів і дірок протікають від бази до еміттера, а від еміттера до колектора відповідно. Він має два p-типи шару, розділених n-типом. Для того, щоб PNP транзистор міг працювати, необхідно подати на базу негативну напругу стосовно еміттера.NPN транзистор.У NPN транзисторі струми дірок протікають від бази до еміттера, а струми електронів - від еміттера до колектора. Такий транзистор має два n-типи шару, розділених p-типом. Для роботи NPN транзистора на базу потрібно подати позитивну напругу стосовно еміттера.Дарлінгтонівський транзистор.Дана структура транзистора включає в себе два біполярних транзистора, з'єднаних таким чином, що один транзистор підсилює струм бази іншого. Він мають вищий коефіцієнт посилення в порівнянні з звичайними біполярними транзисторами.Це лише основні види біполярних транзисторів, існують і інші різновиди, але їхнє описання виходить за межі цієї статті.Емітерно-середникові транзисториОсновний принцип роботи емитерно-середникових транзисторів полягає в використанні емітерного струму для управління струмом, що протікає через колектор та базу. Коли на базу подається сигнал, який перевищує певну напругу, струм, що протікає через емітер, збільшується. Це призводить до збільшення струму, що протікає через колектор, а в результаті до посилення сигналу на виході.Перевагою емітерно-середникових транзисторів є їхня висока посилювальна здатність та можливість роботи на високих частотах. Вони також мають високу стабільність та низький рівень шуму. Однак, вони вимагають більш складних схем.управління та є менш ефективними з точки зору енергоспоживання в порівнянні з іншими структурами біполярних транзисторів.Двохпосередникові транзисториДвохпосередникові транзистори (також відомі як ДТ) є одним з різновидів біполярних транзисторів. Вони відрізняються особливою будовою та механізмом роботи.Структура двохпосередникових транзисторів складається з трьох зон - бази (B), емітера (E) та колектора (C). На відміну від інших типів біполярних транзисторів, в ДТ між базою та емітером встановлено два pn-переходи, а між базою та колектором лише один pn-перехід.Принцип роботи двохпосередникових транзисторів ґрунтується на управлінні потоком струму через два pn-переходи між базою та емітером. Коли між базою та колектором прикладено напругу, починається процес інжекції носіїв заряду з бази в колектор та емітер. Таким чином, в ДТ електрони можуть рухатись в обох напрямках, що робить їх більш гнучкими у використанні.Двоперехідні транзистори мають ряд переваг у порівнянні з іншими типами біполярних транзисторів. Їх основна перевага - висока швидкість перемикання, що дозволяє використовувати їх у високочастотних пристроях та системах зв'язку. Вони також мають високий коефіцієнт підсилення струму та можуть працювати при високих температурах.Однак, двоперехідні транзистори мають деякі обмеження та особливості. Їх використання в аналогових схемах може призвести до спотворення сигналу, оскільки вони мають нелінійну характеристику підсилення. Також, через два pn-переходи між базою та емітером, ДТ мають нижній вхідний опір, що може призвести до втрати сигналу та погіршення смуги пропускання.Тим не менш, двоперехідні транзистори є важливими елементами в різних електронних.пристроях та системах. Вони широко використовуються в підсилювачах, генераторах, радіостанціях, телекомунікаційних системах та багатьох інших сферах.Базуючо-колекторні транзисториПринцип роботи базуючо-колекторного транзистора ґрунтується на управлінні струмом емітера шляхом зміни напруги на базі. Коли на базу транзистора подається позитивна напруга відносно емітера, електрони з емітера в основному переносяться в базу через вузьку базову зону. Далі, велика частка електронів з бази переміщається в колектор, створюючи струм колектора.Базуючо-колекторні транзистори мають високий коефіцієнт посилення струму hFE (також відомий як бета), що робить їх ідеальними для підсилення сигналів. Вони також мають велику вигнутість переходу, що дозволяє їм працювати на високих частотах.Застосування базуючо-колекторних транзисторів включає підсилювачі постійного та змінного струму, стабілізатори, генератори сигналів та інші пристрої електроніки.Слід зазначити, що базово-колекторні транзистори часто використовуються для створення диференційних підсилювачів, де вони забезпечують хорошу стабільність та лінійність роботи.Принципи роботи біполярних транзисторівПринцип роботи біполярних транзисторів базується на явищі інжекції носіїв заряду з однієї області напівпровідника в іншу область. Для цього необхідні два p-n-переходи, які знаходяться поруч один з одним. Перший перехід знаходиться між базою та емітером, а другий - між базою та колектором.Коли на базу транзистора подається позитивна напруга, це призводить до притягнення електронів з емітера, які проникають у базу. В результаті утворюється струм бази, який керує більшим струмом, що протікає від емітера до колектора. Струм колектора завжди більший за струм бази, що забезпечує посилення сигналу.Принцип роботи біполярних транзисторів може бути описаний наступною формулою: I_C = β * I_B, де I_C - струм колектора, I_B - струм бази, β - коефіцієнт посилення струму (також відомий як струмове посилення).Таким чином, біполярні транзистори дозволяють керувати великими струмами за допомогою значно менших струмів. Їх застосування у багатьох електронних пристроях дозволяє посилювати сигнали, перемикати струми і виконувати інші функції, необхідні для роботи сигналів в електронних системах.Основні параметри біполярних транзисторів:ПозначенняОписСтрум колектораIcСтрум, що проходить через колектор транзистораСтрум базиIbСтрум, подаваємий на базу транзистора, що управляє струмом колектораСтрум емітераIeСума струмівколектора і бази: Ie = Ic + IbКоефіцієнт підсилення струмуβВідношення Ic до Ib: β = Ic / IbУправління струмом емітерного переходуСтрум емітерного переходу (IЕ) може бути керованим за допомогою базового струму (IБ). При зміні базового струму змінюється ширина переходу, що, в свою чергу, впливає на його електричні властивості.Управління струмом емітерного переходу відбувається в двох основних режимах: активному та насичення.В активному режимі транзистор працює як підсилювач. При цьому базовий струм IБневеликий в порівнянні з емітерним струмом IЕ. Ширина переходу збільшується, і транзистор дозволяє пропускати більше кількість електронів та дірок з емітера в базу.В насиченому режимі транзистор працює як ключ. При цьому базовий струм I
Бдосить великий, і перехід повністю насичується. Це означає, що транзистор пропускає максимальну кількість електронів і дірок із емітера в колектор.
Управління током емітерного переходу дозволяє використовувати біполярні транзистори в широкому спектрі застосувань, від підсилювачів до логічних елементів.
Каскадний підсилювач на основі біполярних транзисторів
Каскадний підсилювач складається з кількох ступенів підсилення, кожна з яких містить один або кілька біполярних транзисторів. Кожна наступна ступінь підсилення використовує вихідний сигнал попередньої ступені в якості вхідного сигналу, що дозволяє збільшити загальне підсилення сигналу.
Основний принцип роботи каскадного підсилювача на основі біполярних транзисторів полягає в управлінні током, що протікає через транзистор, за допомогою зміни напруги на його базі. Основні елементи підсилювача - це емітерний резистор, базовий резистор та колекторний резистор.При подачі вхідного сигналу на базовий емісійний перехід, змінюється напруга на базі транзистора, що призводить до зміни струму, який протікає через колектор і емітер транзистора. Знаючи значення резисторів і струму колектора, можна розрахувати загальний підсилення сигналу.Каскадний підсилювач на основі біполярних транзисторів має високий коефіцієнт підсилення сигналу, широкий діапазон пропускання і низький рівень спотворень. Він також має низький вхідний опір і високий вихідний опір, що дозволяє підключати до нього різні навантаження.Каскадний підсилювач на основі біполярних транзисторів є важливим елементом багатьох електронних пристроїв. Завдяки своїм характеристикам він дозволяє підсилити і передати сигнал з мінімальними спотвореннями, що робить його незамінним у сфері електроніки та зв'язку.