Stiskněte "Enter" pro přeskočení obsahu

Tranzistory – rozdělení, základní zapojení, výstupní VA charakteristika, použití

8

Tranzistory jsou zesilovací polovodičové prvky. Je možno je dělit na bipolární a unipolární tranzistory podle toho, zda se na zesilování podílí oba typy nosičů nábojů (vodivostní elektrony a díry), nebo jen jeden typ nosičů.

Konstrukce bipolárního (NPN) tranzistoru

  • skládá se ze tří na sobě ležících vrstev polovodičového materiálu
  • podle sledu vrstev se dělí bipolární tranzistory na NPN a PNP
  • oba typy tranzistorů (NPN, PNP) se chovají navzájem komplementárně

Konstrukce bipolárního tranzistoru

Konstrukce unipolárního tranzistoru

Silně dotované zóny hradla (P+) odpuzují kolem procházející nosiče nábojů a vyklánějí jejich dráhy do středu mezi plošky hradla. Při zapojení napětí mezi G a S v závěrném směru se rozšíří kolem plošek hradla (G) zóny bez volných nosičů nábojů a zúží se tím vodivý kanál pro nosiče nábojů. Mimořádně malý hradlový (Gate) proud lze úplně potlačit, odděluje-li kovové elektrody hradla od křemíkového krystalu (vodivého kanálu) izolační vrstva (oxidu křemičitého). Mluvíme pak o FET tranzistorech s izolační vrstvou (IG-FET). Tyto tranzistory se pro svou technologii nazývají Metal-Oxid-Semiconductors (MOSFET).

  • Izolací hradla se dosáhne extrémně vysokého vstupního odporu (1012 – 1015 Ω)
  • Přes hradlo teče nepatrně malý proud – několik femtoampér (1 fA = 10-15 A)

Konstrukce unipolárního tranzistoru

Základní zapojení tranzistorů

Zapojení „dvojbranu“ má čtyři vývody, tranzistor má vývody 3 a proto je nutné připojit jeden vývod společný pro vstup i výstup. Rozlišujeme 3 základní zapojení SB (společná báze), SE (společný emitor) a SC (společný kolektor). Každé z těchto zapojení má své výhody i nevýhody.

Nejpoužívanější zapojení je se společným emitorem (SE), protože má největší zesílení Vu, Vi, i Vp

Výstupní VA charakteristika

Po připojení napětí mezi kolektor a emitor (IB = 0) nebude protékat tranzistorem žádný proud – závěrná oblast. Jakmile se na bázi přivede napětí, začne jí procházet malý proud (řádově mA), který způsobí otevření tranzistoru (proud ICE).

U tranzistoru zapojeného jako zesilovač leží napětí kolektor-emitor UCE v budícím rozsahu mezi UCEsat (oblast přebuzení) a napájecím napětím Ub. V praxi je pracovní bod ve třídě A nastavován na UCE = Ub/2, tj. v polovině pracovní oblasti. Používají se jako zesilovače nf i vf signálů. Spojité zesilovače regulačních odchylek apod.

U tranzistoru zapojeného jako spínač existují pouze dva stavy. Nevodivý tranzistor (stav rozepnuto) pracuje v závěrné oblasti (IB=0). Vodivý tranzistor (stav sepnuto) pracuje v oblasti saturace (přebuzení; IB = k*IBmin). Pracovní bod se volí na kraji oblasti saturace. Spínací časy jsou závislé na typu tranzistoru a na zapojení. K udržení krátkých časů jsou tranzistory buzeny proudem báze k-krát větším než je nejmenší potřebný proud k otevření IBmin.

Používají se jako bezkontaktní spínače SSR (Solid-State Relay), spínače ve spínaných zdrojích, apod.

  1. Anonym Anonym

    V cem je rozdil mezi spinacim a nf tranzistorem ?

    • Anonym Anonym

      V nastavení pracovního bodu. Pracovní bod tranzistoru pracujícího v nf oblasti se pohybuje někde mezi „vypnuto a zapnuto“. Ideálně v lineární části převodní charakteristiky, např. pro jednostupňový zesilovač to bývá zhruba uprostřed, aby byl schopen nezkresleně vytvořit jak kladnou, tak zápornou část sinusovky.

    • Sharkus Sharkus

      saturace = „nasycení“ = u tranzistorů se jedná o stav ,kdy je již základní substrát dostatečně nasycen (další zvyšování náboje již nemá vliv na jeho „otevření“) a tudíž již nechová jako zesilovač, nýbrž jako spínač. V případě zesilovačů se jedná o nepříjemný jev (limitace) kterému je nutno předcházet správným nastavením pracovního bodu. V případě použití tranzistoru jako spínače je to naopak žádoucí, neb tranzistor má pouze minimální úbytek na přechodu a tím pádem i minimální výkonovou (tepelnou) ztrátu. s tím opět souvisí správně zvolené buzení tranzistoru (je třeba dosáhnout tohoto stavu co nejrychleji a naopak jej i co nejrychleji „zavřít“).

  2. Anonym Anonym

    Jaké jsou pracovní podmínky bipolárního tranzistoru?

    • Anonymní žraloček :D Anonymní žraloček :D

      No dost záleží co dělá a kde, ale obecně je to podobné jakou unipolárních tranzistorů které jsou však lehce přecitlivělé a rychle dávají výpovědi. Pokud je například zaměstnán ve státní správě tak si troufám tvrdit, že jeho pracovní podmínky jsou velmi dobré. Pokud dělá třeba třeba ajťáka, nebo ve velké společnosti jako škoda tak také nebudou nejhorší. Pokud to byl ale zlobivý tranzistor co se provinil například brumem, či nízkým zesílením tak si dovolím tvrdit, že v trestaneckých táborech moc dobré pracovní podmínky nebudou (o trochu lépe se snad bude dařit tranzistorům zaměstnaným v menších společnostech v soukromém sektoru, ale určitě to také nebude žádná sláva) .

  3. Anonym Anonym

    Dobrý den, ale jak se do charakteristiky zanese zátěžová křivka? Vím, že to má něco společného s maximálním proudem do báze(Ib_max) a maximálním napětím mezi kolektorem a emitorem(Uce_max), ale jak se dostanu k hodnotám Ib_max a Uce_max?
    Jsou na to nějaké vzorce? Děkuji za odpověď.

Napsat komentář: Anonym Zrušit odpověď na komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *