- Funcționarea tranzistoarelor PNP:
- Funcționare internă:
- Regiunea de operare versus modul de operare:
- Tranzistorul ca comutator:
- Tranzistor ca amplificator:
- Scop parțial:
Primul tranzistor de joncțiune bipolar a fost inventat în 1947 la laboratoarele Bell. „Două polarități” este prescurtată ca bipolară, de unde și denumirea de tranzistor de joncțiune bipolară. BJT este un dispozitiv cu trei terminale cu colector (C), bază (B) și emițător (E). Identificarea terminalelor unui tranzistor necesită diagrama pin a unei anumite părți BJT. Acesta va fi disponibil în fișa tehnică. Există două tipuri de tranzistoare BJT - NPN și PNP. În acest tutorial vom vorbi despre tranzistoarele PNP. Să luăm în considerare cele două exemple de tranzistoare PNP - 2N3906 și PN2907A, prezentate în imaginile de mai sus.
Pe baza procesului de fabricație, configurația pinului se poate modifica și aceste detalii sunt disponibile în foaia de date corespunzătoare a tranzistorului. În cea mai mare parte, toate tranzistoarele PNP au o configurație de peste pin. Pe măsură ce puterea nominală a tranzistorului crește, radiatorul necesar trebuie să fie atașat la corpul tranzistorului. Un tranzistor imparțial sau un tranzistor fără potențial aplicat la terminale este similar cu două diode conectate spate-în-spate așa cum se arată în figura de mai jos. Cea mai importantă aplicație a tranzistorului PNP este comutarea laterală înaltă și amplificatorul combinat de clasă B.
Dioda D1 are o proprietate de conducere inversă bazată pe conducerea înainte a diodei D2. Când un curent curge prin dioda D2 de la emițător la bază, dioda D1 detectează curentul și un curent proporțional va fi permis să curgă în direcția inversă de la terminalul emițătorului la terminalul colectorului, cu condiția să se aplice potențial la sol la terminalul colectorului. Constanta proporțională este Gain (β).
Funcționarea tranzistoarelor PNP:
Așa cum s-a discutat mai sus, tranzistorul este un dispozitiv controlat de curent care are două straturi de epuizare cu potențial specific de barieră necesar pentru a difuza stratul de epuizare. Potențialul de barieră pentru un tranzistor de siliciu este de 0,7 V la 25 ° C și 0,3 V la 25 ° C pentru un tranzistor de germaniu. În general, tipul obișnuit de tranzistor utilizat este siliciu, deoarece este cel mai abundent element de pe pământ după oxigen.
Funcționare internă:
Construcția tranzistorului pnp este că regiunile colectorului și emițătorului sunt dopate cu material de tip p, iar regiunea de bază este dopată cu un strat mic de material de tip n. Regiunea emițătorului este puternic dopată în comparație cu regiunea colectorului. Aceste trei regiuni formează două joncțiuni. Sunt joncțiunea colector-bază (CB) și joncțiunea bază-emițător.
Când se aplică un potențial negativ VBE pe joncțiunea de bază-emițător care scade de la 0V, electronii și găurile încep să se acumuleze în regiunea de epuizare. Când potențialul scade în continuare sub 0,7V, se atinge tensiunea de barieră și apare difuzia. Prin urmare, electronii curg către terminalul pozitiv și curentul de bază (IB) este opus fluxului de electroni. În plus, curentul de la emițător la colector începe să curgă, cu condiția ca tensiunea VCE să fie aplicată la terminalul colectorului. Tranzistorul PNP poate acționa ca un comutator și ca amplificator.
Regiunea de operare versus modul de operare:
1. Regiune activă, IC = β × IB– Funcționarea amplificatorului
2. Regiunea de saturație, IC = Curentul de saturație - Comutarea operației (complet activat)
3. Regiunea de întrerupere, IC = 0 - Comutarea operației (complet oprit)
Tranzistorul ca comutator:
Aplicația unui tranzistor PNP este să funcționeze ca un comutator lateral înalt. Pentru a explica cu un model PSPICE, a fost selectat tranzistorul PN2907A. Primul lucru important pe care trebuie să-l țineți cont de utilizarea unui rezistor de limitare a curentului la bază. Curenții de bază mai mari vor deteriora un BJT. Din foaia de date, curentul maxim continuu al colectorului este -600mA și câștigul corespunzător (hFE sau β) este dat în foaia de date ca condiție de testare. Sunt disponibile, de asemenea, tensiunile de saturație corespunzătoare și curenții de bază.
Pași pentru selectarea componentelor:
1. Găsiți curentul colectorului cu curentul consumat de încărcarea dvs. În acest caz, acesta va fi de 200mA (LED-uri sau încărcări paralele) și rezistor = 60 Ohmi.
2. Pentru a acționa tranzistorul în condiții de saturație, trebuie extras un curent de bază suficient, astfel încât tranzistorul să fie complet PORNIT. Se calculează curentul de bază și rezistența corespunzătoare care trebuie utilizată.
Pentru o saturație completă, curentul de bază este aproximativ la 2,5 mA (Nu prea mare sau prea mic). Astfel, mai jos este circuitul cu 12V la aceeași bază ca și la emițător în raport cu solul în timpul căruia comutatorul este în starea OFF.
Teoretic comutatorul este complet deschis, dar practic se poate observa un curent de scurgere. Acest curent este neglijabil deoarece sunt în pA sau nA.Pentru o mai bună înțelegere a controlului curentului, un tranzistor poate fi considerat ca un rezistor variabil în colector (C) și emițător (E) a cărui rezistență variază în funcție de curentul prin bază (B).
Inițial atunci când nu curge curent prin bază, rezistența în CE este foarte mare, încât nu curge curent prin ea. Când apare o diferență de potențial de 0,7V și mai mult la terminalul de bază, joncțiunea BE difuzează și determină difuziunea joncțiunii CB. Acum curentul curge de la emițător la colector proporțional cu fluxul de curent de la emițător la bază, de asemenea câștigul.
Acum să vedem cum să controlăm curentul de ieșire controlând curentul de bază. Fix IC = 100mA, în ciuda sarcinii de 200mA, câștigul corespunzător din foaia de date este undeva între 100 și 300 și urmând aceeași formulă de mai sus, obținem
Variația valorii practice față de valoarea calculată se datorează căderii de tensiune a tranzistorului și a sarcinii rezistive utilizate. De asemenea, am utilizat o valoare standard a rezistorului de 13kOhm în loc de 12,5kOhm la terminalul de bază.
Tranzistor ca amplificator:
Amplificarea este convertirea unui semnal slab în formă utilizabilă. Procesul de amplificare a fost un pas important în multe aplicații, cum ar fi semnale transmise fără fir, semnale recepționate fără fir, playere Mp3, telefoane mobile etc., tranzistorul poate amplifica puterea, tensiunea și curentul la diferite configurații.
Unele dintre configurațiile utilizate în circuitele amplificatorului cu tranzistoare sunt
1. Amplificator comun emițător
2. Amplificator colector comun
3. Amplificator de bază comun
Dintre tipurile de mai sus, tipul de emițător comun este configurația populară și cea mai utilizată. Operația are loc în regiunea activă, circuitul amplificatorului cu emițător comun cu un singur stadiu este un exemplu pentru aceasta. Un punct stabil de polarizare DC și un câștig stabil de CA sunt importante în proiectarea unui amplificator. Numele amplificator cu o singură treaptă atunci când se folosește un singur tranzistor.
Deasupra este amplificatorul cu un singur stadiu în care un semnal slab aplicat la terminalul de bază este convertit în β ori semnalul real de la terminalul colector.
Scop parțial:
CIN este condensatorul de cuplare care cuplează semnalul de intrare la baza tranzistorului. Astfel, acest condensator izolează sursa de tranzistor și permite să treacă doar semnalul alternativ. CE este condensatorul de bypass care acționează ca o cale de rezistență scăzută pentru semnalul amplificat. COUT este condensatorul de cuplare care cuplează semnalul de ieșire de la colectorul tranzistorului. Astfel, acest condensator izolează ieșirea din tranzistor și permite să treacă doar semnalul alternativ. R2 și RE oferă stabilitatea amplificatorului, în timp ce R1 și R2 asigură împreună stabilitatea în punctul de polarizare DC acționând ca un divizor de potențial.
Operațiune:
În cazul tranzistorului PNP, cuvântul comun indică alimentarea negativă. Prin urmare, emițătorul va fi negativ în comparație cu colectorul. Circuitul funcționează instantaneu pentru fiecare interval de timp. Pur și simplu pentru a înțelege, atunci când tensiunea alternativă la terminalul de bază crește creșterea corespunzătoare a fluxurilor de curent prin rezistorul emițătorului.
Astfel, această creștere a curentului emițătorului crește curentul mai mare al colectorului pentru a curge prin tranzistor, ceea ce scade căderea emițătorului colectorului VCE. În mod similar, când tensiunea alternativă de intrare se reduce exponențial, tensiunea VCE începe să crească datorită scăderii curentului emițătorului. Toate aceste modificări de tensiune se reflectă instantaneu la ieșire, care va fi forma de undă inversată a intrării, dar amplificată.
Caracteristici |
Baza comună |
Emițător comun |
Colecționar comun |
Câștig de tensiune |
Înalt |
Mediu |
Scăzut |
Câștig curent |
Scăzut |
Mediu |
Înalt |
Câștig de putere |
Scăzut |
Foarte inalt |
Mediu |
Tabel: Tabel comparativ de câștig
Pe baza tabelului de mai sus, poate fi utilizată configurația corespunzătoare.