Transistor persimpangan bipolar pertama dicipta pada tahun 1947 di makmal Bell. "Dua polariti" disingkat bipolar, oleh itu nama transistor simpang Bipolar. BJT adalah peranti tiga terminal dengan Pemungut (C), Pangkalan (B) dan Pemancar (E). Untuk mengenal pasti terminal transistor memerlukan gambarajah pin bahagian BJT tertentu, ia akan tersedia di lembaran data. Terdapat dua jenis transistor BJT - NPN dan PNP. Dalam tutorial ini kita akan membincangkan mengenai transistor NPN. Mari kita pertimbangkan dua contoh transistor NPN - BC547A dan PN2222A, yang ditunjukkan dalam gambar di atas.
Berdasarkan proses fabrikasi konfigurasi pin akan berubah dan perinciannya akan tersedia dalam lembar data yang sesuai. Oleh kerana penarafan daya transistor meningkat, sink haba perlu dipasang pada badan transistor. Transistor yang tidak berat sebelah atau transistor yang tidak berpotensi digunakan pada terminal serupa dengan dua diod yang disambungkan dari belakang ke belakang seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.
Diod D1 mempunyai sifat pengalir terbalik berdasarkan konduksi ke hadapan diod D2. Apabila arus mengalir melalui diod D2, diod D1 merasakan arus dan arus berkadar akan dibiarkan mengalir ke arah terbalik dari terminal pemungut ke terminal pemancar dengan syarat potensi yang lebih tinggi digunakan di terminal pemungut. Pemalar berkadar ialah Keuntungan (β).
Kerja Transistor NPN:
Seperti yang dibincangkan di atas, transistor adalah peranti terkawal semasa yang mempunyai dua lapisan penipisan dengan potensi penghalang khusus yang diperlukan untuk menyebarkan lapisan penipisan. Potensi penghalang untuk transistor silikon ialah 0.7V pada 25 ° C dan 0.3V pada 25 ° C untuk transistor germanium. Sebilangan besar jenis transistor yang biasa digunakan adalah jenis silikon kerana silikon adalah unsur paling banyak di bumi selepas oksigen.
Operasi dalaman:
The pembinaan transistor npn bahawa pemungut dan pemancar kawasan yang didopkan dengan bahan jenis-n dan kawasan tapak yang didopkan dengan lapisan kecil bahan jenis-p. Kawasan pemancar sangat banyak jika dibandingkan dengan kawasan pemungut. Ketiga-tiga wilayah ini membentuk dua persimpangan. Mereka adalah persimpangan asas pemungut (CB) dan persimpangan pemancar asas.
Apabila VBE berpotensi diterapkan di persimpangan Base-Emitter yang meningkat dari 0V, elektron dan lubang mula berkumpul di kawasan penipisan. Apabila potensi meningkat di atas 0.7V, voltan penghalang tercapai dan penyebaran berlaku. Oleh itu, elektron mengalir ke arah terminal positif dan arus arus asas (IB) bertentangan dengan aliran elektron. Selain itu, arus dari pemungut ke pemancar mulai mengalir, dengan syarat voltan VCE diterapkan di terminal pemungut. Transistor boleh bertindak sebagai suis dan penguat.
Kawasan operasi berbanding Modus operasi:
1. Kawasan aktif, IC = β × IB - Operasi penguat
2. Kawasan ketepuan, IC = Arus tepu - Operasi suis (Sepenuhnya AKTIF)
3. Kawasan pemotongan, IC = 0 - Operasi beralih (MATI sepenuhnya)
Transistor sebagai suis:
Untuk menjelaskan dengan model PSPICE BC547A telah dipilih. Perkara penting pertama yang perlu diingat untuk menggunakan perintang had semasa di dasar. Arus asas yang lebih tinggi akan merosakkan BJT. Dari lembar data arus pengumpul maksimum adalah 100mA dan keuntungan yang sepadan (hFE atau β) diberikan.
Langkah memilih komponen, 1. Cari arus pemungut dengan arus yang digunakan oleh beban anda. Dalam kes ini, ia akan menjadi 60mA (Relay coil atau Parallel LEDs) dan perintang = 200 Ohms.
2. Untuk menggerakkan transistor ke dalam keadaan tepu, arus asas yang mencukupi harus dibekalkan sehingga transistor itu HIDUP sepenuhnya. Mengira arus asas dan perintang yang sesuai untuk digunakan.
Untuk ketepuan lengkap arus asas diperkirakan hingga 0.6mA (Tidak terlalu tinggi atau terlalu rendah). Oleh itu di bawah adalah litar dengan 0V ke pangkalan semasa suis dalam keadaan MATI.
a) Simulasi PSPICE BJT sebagai Suis, dan b) Keadaan Suis setara
Secara teorinya suis terbuka sepenuhnya tetapi praktiknya aliran arus kebocoran dapat diperhatikan. Arus ini boleh diabaikan kerana mereka berada di pA atau nA. Untuk pemahaman yang lebih baik mengenai kawalan arus, transistor boleh dianggap sebagai perintang yang berubah-ubah merentasi pengumpul (C) dan pemancar (E) yang rintangannya berbeza berdasarkan arus melalui dasar (B).
Pada mulanya apabila tidak ada arus yang mengalir melalui dasar, rintangan melintasi CE sangat tinggi sehingga tidak ada arus yang mengalir melaluinya. Apabila potensi 0.7V & ke atas digunakan pada terminal asas, simpang BE meresap dan menyebabkan persimpangan CB meresap. Sekarang arus mengalir dari pemungut ke pemancar berdasarkan keuntungan.
a) Simulasi PSPICE BJT sebagai Suis, dan b) Keadaan Suis setara
Sekarang mari kita lihat bagaimana mengawal arus keluaran dengan mengawal arus asas. Dengan mengambil kira IC = 42mA dan mengikuti formula yang sama di atas, kami mendapat IB = 0.35mA; RB = 14.28kOhms ≈ 15kOhms.
a) Simulasi PSPICE BJT sebagai Suis, dan b) Keadaan Suis setara
Variasi nilai praktikal dari nilai yang dikira adalah kerana penurunan voltan merentasi transistor dan beban rintangan yang digunakan.
Transistor sebagai penguat:
Amplifikasi adalah menukar isyarat lemah menjadi bentuk yang boleh digunakan. Proses penguatan telah menjadi langkah penting dalam banyak aplikasi seperti isyarat yang dihantar tanpa wayar, isyarat yang diterima tanpa wayar, pemain Mp3, telefon bimbit, dan lain-lain. Transistor dapat memperkuat daya, voltan dan arus pada konfigurasi yang berbeza.
Beberapa konfigurasi yang digunakan dalam rangkaian penguat adalah
- Penguat pemancar biasa
- Penguat pemungut biasa
- Penguat asas biasa
Jenis di atas jenis pemancar biasa adalah konfigurasi yang popular dan banyak digunakan. Operasi berlaku di kawasan aktif, litar penguat pemancar biasa peringkat tunggal adalah contoh untuknya. Titik bias DC yang stabil dan keuntungan AC yang stabil penting dalam merancang penguat. Nama penguat tahap tunggal apabila hanya satu transistor yang digunakan.
Di atas adalah litar penguat tahap tunggal di mana isyarat lemah yang diterapkan di terminal asas ditukar menjadi β kali isyarat sebenar di terminal pemungut.
Tujuan bahagian:
CIN adalah kapasitor gandingan yang menghubungkan isyarat input ke pangkal transistor. Oleh itu, kapasitor ini mengasingkan sumber dari transistor dan hanya membenarkan isyarat ac melaluinya. CE adalah kapasitor pintasan yang bertindak sebagai jalan rintangan rendah untuk isyarat yang diperkuat. COUT adalah kapasitor gandingan yang menghubungkan isyarat output dari pemungut transistor. Oleh itu kapasitor ini mengasingkan output dari transistor dan hanya membenarkan isyarat ac melaluinya. R2 dan RE memberikan kestabilan kepada penguat sedangkan R1 dan R2 bersama-sama memastikan kestabilan pada titik bias DC dengan bertindak sebagai pembahagi berpotensi.
Operasi:
Litar beroperasi seketika untuk setiap selang waktu. Cukup untuk difahami, apabila voltan ac di terminal asas meningkatkan kenaikan arus yang sesuai melalui perintang pemancar. Oleh itu, peningkatan arus pemancar ini meningkatkan arus pemungut yang lebih tinggi untuk mengalir melalui transistor yang mengurangkan penurunan pemancar pemungut VCE. Begitu juga apabila voltan ac masukan berkurang secara eksponen voltan VCE mula meningkat kerana penurunan arus pemancar. Semua perubahan voltan ini mencerminkan seketika pada output yang akan menjadi bentuk gelombang input terbalik, tetapi dikuatkan.
|
Ciri-ciri |
Pangkalan Biasa |
Pemancar Biasa |
Pemungut Biasa |
|
Keuntungan voltan |
Tinggi |
Sedang |
Rendah |
|
Keuntungan semasa |
Rendah |
Sedang |
Tinggi |
|
Perolehan kuasa |
Rendah |
Sangat tinggi |
Sedang |
Jadual: Jadual perbandingan keuntungan
Berdasarkan jadual di atas, konfigurasi yang sesuai dapat digunakan.