A tranzisztor - minden kereskedelem jackje
De miért tranzisztor? A fénykibocsátó diódát közvetlenül a gombbal és egy 470 Ohm-os ellenállással kapcsolhatjuk át.
Ahhoz, hogy a tranzisztor elvégezhesse munkáját, bizonyos feszültségekre is szüksége van. A két legfontosabb feszültség az alap-emitter feszültség (Ube) és a kollektor-emitter feszültség (Uce). A BE feszültség mindig kb. 0,7 V, amikor a tranzisztort bekapcsolják. Ha ezt az értéket nem éri el, a tranzisztor „szorossá” válik. A BE feszültséget automatikusan beállítja, amint egy alapáram áramlik.
A második fontos feszültség a CE feszültség. Ez különösen fontos, ha meg akarja határozni a tranzisztor energiaveszteségét. Minél nagyobb a kollektoráram, annál nagyobb ez a feszültség. Az áramkör kialakításakor mindig szem előtt kell tartani a CE feszültséget és a kollektor áramát. Ellenkező esetben gyorsan előfordulhat, hogy a tranzisztor túlterhelt.
 |
Csak arra kell ügyelnie, hogy ez az energia eloszlasson, és hogy a tranzisztor csak akkor működjön, ha erősebb áram folyik az alapba. Ezt itt egy olyan ellenállás alkalmazásával érjük el, amely az alaptól a mínusz pólusig megy. Ha most megérinti az alapot, a D1 sötét marad. Csak a gomb megnyomásakor világít.
| Amint az a fenti ábrán látható, maga a tranzisztor is szüksége van némi feszültségre ahhoz, hogy működni tudjon. Az egyik feszültség a kollektor-emitter útvonalon (CE feszültség) található. Ha itt mérünk, akkor kb. 0,15 V értéket állítunk be. Nagyobb terhelés esetén ez az érték is kissé növekszik. Ez a kollektorárammal együtt az energiaveszteség nagy részét eredményezi. Ezt mindig figyelnie kell, mert különben a tranzisztor túlmelegedhet és ennek megfelelően tönkremehet. |
| A második fontos feszültség az emitter alapfeszültsége. Ha a tranzisztort teljesen szabályozni akarják, ennek kb. 0,7 V-ot kell elérnie. Ha az alapot soros ellenállással látják el, mint a példánkban, ezt a feszültséget automatikusan beállítják. Egy mérés ezt bizonyítja. |
| Ha ebbe a 0,7 V alá esik, a tranzisztor nagyon gyorsan blokkol. Ennek egyszeri teszteléséhez fel van állítva ez az áramkör. Ha elforgatjuk a trimmet, megfigyelhetjük, hogy a feszültség nagyon sokáig kb. 0,7 V marad, majd nagyon gyorsan leesik, és így a fénykibocsátó dióda gyorsan kialszik. |
Kétszer jobb az erősítés - a Darlington színpad
Amint ebben a vázlaton látható, a T1 emittere közvetlenül a T2 alapjához kapcsolódik. A gyűjtők csoportosulnak. Ha itt megnyomja a gombot, a LED kigyullad. Eddig semmi különös. De ha az R1 és R2 ellenállásokat sokszor nagyobb értékekre cseréljük, például R1 = 1 MOhm, R2 = 470 kOhm, és újra megnyomjuk a gombot, akkor a D1 is világít. Ha ezeket az ellenállásokat egyetlen tranzisztorban alkalmaznák, a fénykibocsátó dióda csak gyengén izzik. Mi történt itt?
Itt a T2 bázis-emitter útja játszik nagy szerepet. Mivel a BE feszültség mindig 0,7 V-ra állítja be, ezt a feszültséget a kollektor-emitter teljes feszültségében is mérik.
| Ha ezt a feszültséget az R2 ellenálláson keresztül mérjük, akkor itt azt találjuk, hogy kb. 1,4 V. Tehát valóban egymás után mérjük mindkét BE vonalat. Ezt a tényt figyelembe kell venni, amikor a Darlington színpadot erősítőként használják. |
Az első tranzisztor erősíti az 1 µA-t 300 µA-ig. Mivel az emitter áramai összeadódnak, ott 301 µA áram folyik. A második tranzisztor bázisa ezzel az árammal van ellátva, és újra 300-szorosan felerősíti, majd 90,3 mA áramot enged meg.
Mivel a tranzisztorok két kollektora össze van kötve, az áramok itt is összeadódnak, és 90,6 mA teljes áram keletkezik, ha ezt nem korlátozza egy csatlakoztatott terhelés.
A jobb Darlington-szakasz - A kiegészítő Darlington-pálya
Itt egy másik áramkör használható: a kiegészítő Darlington áramkör. Ez az áramkör, más néven Sziklai áramkör vagy a Szilkai pár, egyesíti a nagy áramerősítést és az alacsony bázis-emitter feszültséget.
| A PNP áramkörben a PNP tranzisztor bemeneti szakaszként működik. Ha például 1 µA áram folyik az alapról, a PNP tranzisztor EC útvonala lehetővé teszi, hogy 300 µA áthaladjon és elérje az NPN-t. Az NPN tranzisztor ezt a 300 µA-t ismét 300-szorosan felerősíti, és így 90,3 mA áram hagyja el az NPN tranzisztort, amely 90 mA erősített áramból és 300 µA alapáramból áll. |
A tranzisztor jelerősítővé válik
Vegyük az áramkörünket a tanfolyam elejétől kezdve, és adjunk hozzá egy vágási potenciométert. Ha az áramkört üzembe helyezik, és elfordítja a trimmet, a LED sokáig fényesen világít, majd viszonylag gyorsan kialszik.
A tranzisztor működési pontjának beállítása
Gyakran szükséges, hogy olyan jeleket erősítsenek, amelyek váltakozó feszültségből állnak. Két lehetőség van a tranzisztor kapcsolására, hogy meg tudják csinálni. Az egyik lehetőség az, hogy az erősítő áramkört szimmetrikus üzemi feszültséggel látják el, és hagyják, hogy az áramkör táplálása csak a pozitív vagy negatív póluson haladjon. Ez nem túl hasznos kis erősítőknél. Ott más lehetőséghez folyamodik. Egyszerűen megemeli a tranzisztor működési tartományát, és lehetőséget ad a tranzisztornak arra, hogy felfelé vagy lefelé mozogjon.
| A szemközti ábra mutatja, hogyan lehet ezt elérni. Ha ezt az áramkört üzembe helyezi, a fénykibocsátó dióda kigyullad. De sokáig nem az a teljes fényerő, amelyet egy LED-től megszoktunk. A fénykibocsátó diódánál és az ellenállásnál már csak kb. 3,8 V van. Ennek eredményeként kevesebb áram áramlik át a D1-en, és sötétebbre világít. |
| Ha az áramkör bemeneténél vagy kimeneténél hozzáadunk egy kondenzátort, akkor egyfokozatú LF erősítőnk van. A kondenzátorok biztosítják az AC feszültségnek az áramkör üzemi DC feszültségéhez való igazítását. |
Az alapáramkörök előnyei és hátrányai
Ezt az áramkört a következő tulajdonságok jellemzik:
- Alacsony terhelés a tranzisztoron
- Nagy feszültség a terhelésen
Ezt az áramkört a következő tulajdonságok jellemzik.
- Váltakozó feszültségek erősítése lehetséges
Van egy harmadik áramkör a tranzisztorok áramkörtípusai között. Az alap áramkör. Ezt főként a nagyfrekvenciás technológiában használják, és kevésbé alkalmas LF és kapcsolási alkalmazásokra.
PNP tranzisztor - a nem teljesen elfelejtett típus
Még akkor is, ha az NPN tranzisztor a mai elektronika követelményeinek nagy részét lefedi, a PNP-re időnként mégis szükség van.