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Heutzutage ist es vielleicht schwierig, sich die moderne Welt ohne Transistoren vorzustellen; in fast allen elektronischen Geräten, von Radios und Fernsehern bis hin zu Autos, Telefonen und Computern, werden sie auf die eine oder andere Weise verwendet.

Es gibt zwei Arten von Transistoren: bipolar Und Feld. Bipolartransistoren werden durch Strom und nicht durch Spannung gesteuert. Es gibt Hochleistungs- und Niedrigleistungs-, Hochfrequenz- und Niederfrequenz-, p-n-p- und n-p-n-Strukturen ... Transistoren gibt es in verschiedenen Gehäusen und in verschiedenen Größen, angefangen bei SMD-Chips (tatsächlich gibt es viel kleinere Chips) die für die Oberflächenmontage konzipiert sind und mit sehr leistungsstarken Transistoren enden. Basierend auf der Verlustleistung gibt es Transistoren mit geringer Leistung bis zu 100 mW, Transistoren mit mittlerer Leistung von 0,1 bis 1 W und Transistoren mit hoher Leistung über 1 W.

Wenn man von Transistoren spricht, meint man meist Bipolartransistoren. Bipolartransistoren bestehen aus Silizium oder Germanium. Sie werden bipolar genannt, weil ihre Arbeit auf der Verwendung sowohl von Elektronen als auch von Löchern als Ladungsträgern basiert. Transistoren in den Diagrammen werden wie folgt bezeichnet:

Einer der äußersten Bereiche der Transistorstruktur wird Emitter genannt. Der Zwischenbereich wird Basis genannt, der andere Extrembereich wird Kollektor genannt. Diese drei Elektroden bilden zwei pn-Übergänge: zwischen der Basis und dem Kollektor – der Kollektor, und zwischen der Basis und dem Emitter – der Emitter. Wie ein normaler Schalter kann ein Transistor zwei Zustände haben: „Ein“ und „Aus“. Das bedeutet aber nicht, dass sie bewegliche oder mechanische Teile haben; sie schalten durch elektrische Signale von Aus zu An und wieder zurück.

Transistoren dienen der Verstärkung, Umwandlung und Erzeugung elektrischer Schwingungen. Die Funktionsweise eines Transistors lässt sich am Beispiel eines Sanitärsystems veranschaulichen. Stellen Sie sich einen Wasserhahn im Badezimmer vor, eine Elektrode des Transistors ist das Rohr vor dem Wasserhahn (Mischer), die andere (zweite) ist das Rohr nach dem Wasserhahn, wo das Wasser ausfließt, und die dritte Steuerelektrode ist der Wasserhahn, mit dem Wir werden das Wasser aufdrehen.
Man kann sich einen Transistor als zwei in Reihe geschaltete Dioden vorstellen. Bei NPN sind die Anoden miteinander verbunden, bei PNP sind die Kathoden miteinander verbunden.

Es gibt Transistoren vom PNP- und NPN-Typ, PNP-Transistoren werden durch eine Spannung negativer Polarität geöffnet, NPN - durch eine positive. Bei NPN-Transistoren sind die Hauptladungsträger Elektronen, bei PNP sind es Löcher, die weniger beweglich sind; NPN-Transistoren schalten dementsprechend schneller.

Uke = Kollektor-Emitter-Spannung
Ube = Basis-Emitter-Spannung
Ic = Kollektorstrom
Ib = Basisstrom

Abhängig von den Zuständen, in denen sich die Übergänge des Transistors befinden, werden seine Betriebsarten unterschieden. Da der Transistor zwei Übergänge (Emitter und Kollektor) hat und jeder von ihnen zwei Zustände haben kann: 1) offen, 2) geschlossen. Es gibt vier Betriebsarten des Transistors. Der Hauptmodus ist der aktive Modus, in dem sich der Kollektorübergang im geschlossenen Zustand und der Emitterübergang im offenen Zustand befindet. Im aktiven Modus arbeitende Transistoren werden in Verstärkerschaltungen verwendet. Zusätzlich zum aktiven Modus gibt es einen inversen Modus, bei dem der Emitterübergang geschlossen und der Kollektorübergang offen ist, einen Sättigungsmodus, bei dem beide Übergänge offen sind, und einen Cutoff-Modus, bei dem beide Übergänge geschlossen sind.

Wenn ein Transistor mit Hochfrequenzsignalen arbeitet, entspricht die Zeit des Auftretens der Hauptprozesse (die Zeit der Bewegung der Träger vom Emitter zum Kollektor) der Änderungsperiode des Eingangssignals. Infolgedessen nimmt die Fähigkeit des Transistors, elektrische Signale zu verstärken, mit zunehmender Frequenz ab.

Einige Parameter von Bipolartransistoren

Kollektor-Emitter mit konstanter/gepulster Spannung.
Konstante Kollektor-Basis-Spannung.
Konstantspannungsemitter - Basis.
Grenzfrequenz des Basisstromübertragungskoeffizienten
Konstanter/gepulster Kollektorstrom.
Aktueller Übertragungskoeffizient
Maximal zulässiger Strom
Eingangsimpedanz
Energieverschwendung.
Temperatur des pn-Übergangs.
Umgebungstemperatur usw.

Grenzspannung Ukeo gr. ist die maximal zulässige Spannung zwischen Kollektor und Emitter, bei geöffnetem Basiskreis und dem Kollektorstrom. Die Spannung am Kollektor ist kleiner als Ukeo gr. Charakteristisch für gepulste Betriebsarten des Transistors bei von Null verschiedenen Basisströmen und den entsprechenden Basisströmen (bei n-p-n-Transistoren ist der Basisstrom >0 und bei p-n-p umgekehrt, Ib<0).

Bipolartransistoren können Unijunction-Transistoren wie KT117 umfassen. Ein solcher Transistor ist ein Halbleiterbauelement mit drei Elektroden und einem pn-Übergang. Ein Unijunction-Transistor besteht aus zwei Basen und einem Emitter.

In letzter Zeit werden in Schaltkreisen häufig zusammengesetzte Transistoren verwendet, sie werden als Paar- oder Darlington-Transistoren bezeichnet, sie haben einen sehr hohen Stromübertragungskoeffizienten, sie bestehen aus zwei oder mehr Bipolartransistoren, aber auch fertige Transistoren werden in einem Gehäuse hergestellt. wie der TIP140. Sie werden mit einem gemeinsamen Kollektor eingeschaltet. Wenn Sie zwei Transistoren verbinden, funktionieren sie als einer. Die Verbindung ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Durch die Verwendung des Lastwiderstands R1 können Sie einige Eigenschaften des Verbundtransistors verbessern.

Einige Nachteile eines Verbundtransistors: geringe Leistung, insbesondere beim Übergang vom offenen in den geschlossenen Zustand. Der Durchlassspannungsabfall am Basis-Emitter-Übergang ist fast doppelt so hoch wie bei einem herkömmlichen Transistor. Natürlich benötigen Sie mehr Platz auf der Tafel.

Bipolartransistoren prüfen

Da der Transistor aus zwei Übergängen besteht, von denen jeder eine Halbleiterdiode ist, können Sie den Transistor auf die gleiche Weise testen wie eine Diode. Der Transistor wird normalerweise mit einem Ohmmeter überprüft; es werden beide pn-Übergänge des Transistors überprüft: Kollektor – Basis und Emitter – Basis. Um den direkten Widerstand der pnp-Übergänge des Transistors zu überprüfen, wird der Minuspol des Ohmmeters mit der Basis und der Pluspol des Ohmmeters abwechselnd mit Kollektor und Emitter verbunden. Um den Sperrwiderstand der Verbindungsstellen zu prüfen, wird der Pluspol des Ohmmeters mit der Basis verbunden. Bei der Prüfung von n-p-n-Transistoren erfolgt die Verbindung umgekehrt: Der Durchlasswiderstand wird gemessen, wenn er an die Basis des Pluspols des Ohmmeters angeschlossen wird, und der Rückwärtswiderstand wird gemessen, wenn er an die Basis des Minuspols angeschlossen wird. Transistoren können auch mit einem Digitalmultimeter im Diodentestmodus getestet werden. Für NPN verbinden wir die rote „+“-Sonde des Geräts mit der Basis des Transistors und berühren abwechselnd mit der schwarzen „-“-Sonde den Kollektor und den Emitter. Das Gerät sollte einen gewissen Widerstand anzeigen, etwa zwischen 600 und 1200. Dann ändern wir die Polarität des Anschlusses der Sonden, in diesem Fall sollte das Gerät nichts anzeigen. Bei einer PNP-Struktur wird die Prüfreihenfolge umgekehrt.

Ich möchte ein paar Worte zu MOSFET-Transistoren (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) (Metalloxid-Halbleiter (MOS)) sagen – das sind Feldeffekttransistoren, nicht zu verwechseln mit gewöhnlichen Feldeffekttransistoren! Feldeffekttransistoren haben drei Anschlüsse: G – Gate, D – Drain, S – Source. Es gibt N-Kanal und P-Kanal; in der Bezeichnung dieser Transistoren gibt es eine Schottky-Diode, sie leitet Strom von Source zu Drain und begrenzt die Drain-Source-Spannung.

Sie werden hauptsächlich zum Schalten hoher Ströme verwendet; sie werden nicht wie Bipolartransistoren durch Strom, sondern durch Spannung gesteuert und haben in der Regel einen sehr niedrigen offenen Kanalwiderstand; der Kanalwiderstand ist konstant und hängt nicht von der Spannung ab aktuell. MOSFET-Transistoren sind speziell für Schlüsselschaltungen konzipiert, man könnte sagen als Ersatz für ein Relais, können aber in manchen Fällen auch verstärkt werden; sie werden in leistungsstarken Niederfrequenzverstärkern eingesetzt.

Die Vorteile dieser Transistoren sind wie folgt:
Minimale Steuerleistung und hohe Stromverstärkung
Bessere Eigenschaften, wie z. B. schnellere Schaltgeschwindigkeit.
Beständig gegen große Spannungsstöße.
Schaltungen, in denen solche Transistoren zum Einsatz kommen, sind meist einfacher.

Nachteile:
Sie sind teurer als Bipolartransistoren.
Sie haben Angst vor statischer Elektrizität.
Am häufigsten werden MOSFETs mit N-Kanal zum Schalten von Stromkreisen verwendet. Die Steuerspannung muss die 4-V-Schwelle überschreiten, im Allgemeinen werden 10-12 V benötigt, um den MOSFET zuverlässig einzuschalten. Die Steuerspannung ist die Spannung, die zwischen Gate und Source angelegt wird, um den MOSFET-Transistor einzuschalten.

Die Werte der meisten Transistorparameter hängen vom tatsächlichen Betriebsmodus und der Temperatur ab, und mit steigender Temperatur können sich die Transistorparameter ändern. Das Nachschlagewerk enthält in der Regel typische (gemittelte) Abhängigkeiten von Transistorparametern von Strom, Spannung, Temperatur, Frequenz usw.

Um einen zuverlässigen Betrieb von Transistoren zu gewährleisten, müssen Maßnahmen ergriffen werden, die langfristige elektrische Belastungen nahe dem maximal zulässigen Wert ausschließen. Beispielsweise lohnt es sich nicht, einen Transistor durch einen ähnlichen Transistor mit geringerer Leistung zu ersetzen. Dies gilt nicht nur für Leistung, sondern auch auf andere Parameter des Transistors. In einigen Fällen können Transistoren zur Leistungssteigerung parallel geschaltet werden, wobei Emitter an Emitter, Kollektor an Kollektor und Basis an Basis angeschlossen werden. Überlastungen können verschiedene Ursachen haben, zum Beispiel durch Überspannung; zum Schutz vor Überspannung werden häufig Hochgeschwindigkeitsdioden eingesetzt.

Was die Erwärmung und Überhitzung von Transistoren betrifft, so beeinflusst das Temperaturregime der Transistoren nicht nur den Wert der Parameter, sondern bestimmt auch die Zuverlässigkeit ihres Betriebs. Es sollte darauf geachtet werden, dass der Transistor im Betrieb nicht überhitzt; in den Endstufen von Verstärkern müssen Transistoren auf großen Strahlern platziert werden. Transistoren müssen nicht nur im Betrieb, sondern auch beim Löten vor Überhitzung geschützt werden. Beim Verzinnen und Löten sollten Maßnahmen getroffen werden, um eine Überhitzung des Transistors zu verhindern; es empfiehlt sich, die Transistoren während des Lötens mit einer Pinzette festzuhalten, um sie vor Überhitzung zu schützen.

Ein Bipolartransistor ist ein Halbleiterelement mit zwei pn-Übergängen und drei Anschlüssen, das zum Verstärken oder Schalten von Signalen dient. Es gibt sie in p-n-p- und n-p-n-Typen. Abbildung 7.1, a und b zeigt ihre Symbole.

Abb.7.1. Bipolartransistoren und ihre Dioden-Ersatzschaltungen: a) p-n-p, b) n-p-n-Transistor

Der Transistor besteht aus zwei gegeneinander geschalteten Dioden, die eine gemeinsame p- oder n-Schicht haben. Die daran angeschlossene Elektrode heißt Basis B. Die anderen beiden Elektroden heißen Emitter E und Kollektor K. Das neben dem Symbol dargestellte Dioden-Ersatzschaltbild erklärt die Schaltstruktur der Transistorübergänge. Obwohl dieses Diagramm die Funktionen des Transistors nicht vollständig charakterisiert, ermöglicht es es, sich die darin wirkenden Sperr- und Durchlassspannungen vorzustellen. Typischerweise ist der Emitter-Basis-Übergang in Durchlassrichtung vorgespannt (offen) und der Basis-Kollektor-Übergang ist in Rückwärtsrichtung vorgespannt (geschlossen). Daher müssen Spannungsquellen eingeschaltet werden, wie in Abb. 7.2 dargestellt.

Abb.7.2. Schaltpolarität: a) n-p-n, b) p-n-p Transistor

Für Transistoren vom Typ n-p-n gelten folgende Regeln (für Transistoren vom Typ p-n-p gelten die gleichen Regeln, es ist jedoch zu beachten, dass die Spannungspolaritäten umgekehrt werden müssen):

1. Der Kollektor hat ein positiveres Potenzial als der Emitter.

2. Die Basis-Emitter- und Basis-Kollektor-Schaltungen funktionieren wie Dioden (Abb. 7.1). Typischerweise ist der Basis-Emitter-Übergang offen und der Basis-Kollektor-Übergang ist in Sperrichtung vorgespannt, d. h. Die angelegte Spannung verhindert, dass Strom durch sie fließt. Aus dieser Regel folgt, dass die Spannung zwischen Basis und Emitter nicht unbegrenzt erhöht werden kann, da das Basispotential das Emitterpotential um mehr als 0,6 - 0,8 V (Durchlassspannung der Diode) übersteigt und ein sehr großer Strom entsteht. Folglich hängen bei einem funktionierenden Transistor die Spannungen an Basis und Emitter durch die folgende Beziehung zusammen: UB ≈ UE+0,6V; (UB = UE + UBE).

3. Jeder Transistor ist durch Maximalwerte von IK, IB, UKE gekennzeichnet. Werden diese Parameter überschritten, muss ein anderer Transistor eingesetzt werden. Sie sollten sich auch an die Grenzwerte anderer Parameter erinnern, zum Beispiel Verlustleistung des RC, Temperatur, UBE usw.

4. Wenn die Regeln 1-3 befolgt werden, ist der Kollektorstrom direkt proportional zum Basisstrom. Das Verhältnis von Kollektor- und Emitterstrom ist ungefähr gleich

IК = αIE, wobei α=0,95…0,99 der Emitterstromübertragungskoeffizient ist. Die Differenz zwischen Emitter- und Kollektorstrom gemäß dem ersten Kirchhoffschen Gesetz (und wie aus Abb. 7.2, a ersichtlich) ist der Basisstrom IB = IE - IK. Der Kollektorstrom hängt vom Basisstrom gemäß dem Ausdruck ab: IK = βIB, wobei β=α/(1-α) der Basisstromübertragungskoeffizient ist, β >>1.

Regel 4 definiert die Grundeigenschaft eines Transistors: Ein kleiner Basisstrom steuert einen großen Kollektorstrom.

Betriebsarten des Transistors. Jeder Anschluss eines Bipolartransistors kann entweder in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung eingeschaltet werden. Abhängig davon werden die folgenden vier Betriebsarten des Transistors unterschieden.

Boost- oder Aktivmodus- An den Emitterübergang wird Gleichspannung und an den Kollektorübergang eine Gegenspannung angelegt. Es ist diese Betriebsart des Transistors, die dem Maximalwert des Emitterstromübertragungskoeffizienten entspricht. Der Kollektorstrom ist proportional zum Basisstrom und gewährleistet so eine minimale Verzerrung des verstärkten Signals.

Inverser Modus- An den Kollektorübergang wird Gleichspannung und an den Emitterübergang eine Gegenspannung angelegt. Der inverse Modus führt zu einer deutlichen Verringerung des Übertragungskoeffizienten des Basisstroms des Transistors im Vergleich zum Betrieb des Transistors im aktiven Modus und wird daher in der Praxis nur in Schlüsselschaltungen verwendet.

Sättigungsmodus- beide Verbindungsstellen (Emitter und Kollektor) stehen unter Gleichspannung. Der Ausgangsstrom hängt in diesem Fall nicht vom Eingangsstrom ab und wird nur durch die Lastparameter bestimmt. Aufgrund der niedrigen Spannung zwischen Kollektor- und Emitteranschluss wird der Sättigungsmodus zum Schließen der Signalübertragungskreise verwendet.

Cut-Off-Modus- An beiden Anschlüssen liegen Sperrspannungen an. Da der Ausgangsstrom des Transistors im Sperrmodus praktisch Null ist, wird dieser Modus zum Öffnen von Signalübertragungskreisen verwendet.

Der Hauptbetriebsmodus von Bipolartransistoren in analogen Geräten ist der aktive Modus. In digitalen Schaltungen arbeitet der Transistor im Schaltmodus, d. h. Es befindet sich nur im Cutoff- oder Sättigungsmodus und umgeht den aktiven Modus.

Eigenschaften von Bipolartransistoren

Statischer Modus Transistorbetrieb Dies wird als Modus bezeichnet, in dem im Ausgangskreis keine Last vorhanden ist und eine Änderung des Eingangsstroms oder der Eingangsspannung keine Änderung der Ausgangsspannung verursacht, Abb. 7.

Statische Eigenschaften Es gibt zwei Arten von Transistoren: Eingang und Ausgang. In Abb.8. zeigt ein Diagramm einer Anlage zur Messung der statischen Eigenschaften eines Transistors, der nach einer Schaltung mit gemeinsamem Emitter angeschlossen ist.

Abb.8. Planen

Statische Messungen

Parameter des Transistors mit OE.

Eingabe statischcharakteristisch Ich B von der Eingangsspannung Du bist bei konstanter Ausgangsspannung U CE. Für eine gemeinsame Emitterschaltung:

I B = f (U BE) bei U EC = const.

Da die Zweige der Eingabe statische Charakteristik für U FE > 0 liegen sehr nahe beieinander und verschmelzen praktisch zu einem, dann kann in der Praxis eine gemittelte Kennlinie mit ausreichender Genauigkeit verwendet werden (Abb. 9). A). Ein Merkmal der statischen Eingabecharakteristik ist das Vorhandensein eines nichtlinearen Abschnitts im unteren Teil des Biegebereichs U 1(ca. 0,2...0,3 V für Germanium-Transistoren und 0,3...0,4 V für Silizium-Transistoren).

Freier Tag statisch charakteristisch ist die Abhängigkeit des Ausgangsstroms ICH K von der Ausgangsspannung U CE bei konstantem Eingangsstrom Ich B. Für eine Verbindungsschaltung mit gemeinsamem Emitter:

I K = f (U KE) bei I B = const.

Aus Abb.9 B Es ist zu erkennen, dass die Ausgangskennlinien gerade Linien sind, die nahezu parallel zur Spannungsachse verlaufen. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass der Kollektorübergang unabhängig von der Höhe der Basis-Kollektor-Spannung geschlossen ist und der Kollektorstrom nur durch die Anzahl der Ladungsträger bestimmt wird, die vom Emitter durch die Basis zum Kollektor gelangen, d. h. durch der Emitterstrom Ich E.

Dynamischer Modus Als Betrieb eines Transistors bezeichnet man einen solchen Modus, bei dem sich im Ausgangskreis ein Lastwiderstand befindet R K, wodurch sich der Eingangsstrom oder die Eingangsspannung ändert U VX führt zu einer Änderung der Ausgangsspannung U OUT = U CE(Abb. 10).

Abb.9. Statische Eigenschaften eines Transistors mit OE: A– Eingabe; B- Wochenende.

Eingabedynamikcharakteristisch ist die Abhängigkeit des Eingangsstroms Ich B von der Eingangsspannung Du bist wenn es eine Last gibt. Für eine gemeinsame Emitterschaltung:

I B = f (U BE)

Da im statischen Modus für U FE > 0 verwenden wir dann ein gemitteltes Merkmal Eingabedynamik Charakteristik stimmt mit überein Eingabe statisch(Abb.11 A).

Abb. 10. Schema zum Einschalten eines Transistors im dynamischen Modus mit OE.

Freier Tag dynamisch (Last-)Kennlinie stellt die Abhängigkeit der Ausgangsspannung dar U CE vom Ausgangsstrom ICH K bei festen Eingangsstromwerten Ich B(Abb.11 B):

U KE = E K – I K R K

Da diese Gleichung also linear ist Ausgabe dynamisch Charakteristisch ist gerade Linie und basiert auf den ausgegebenen statischen Eigenschaften an zwei Punkten, zum Beispiel: A, IN in Abb. 11 B.

Punktkoordinaten A [U CE = 0; I K = E K⁄ R K] – auf der Achse ICH K.

Punktkoordinaten IN [Ich K = 0; U KE = E K] – auf der Achse U CE.

Punktkoordinaten R [U 0K; Ich 0 K] – entsprechen der Position des RT-Arbeitspunkts im Ruhemodus (ohne Signal).

Abb. 11. Dynamische Eigenschaften eines Transistors mit OE: A)- Eingang; B)- freier Tag.

Die Lastlinie wird durch zwei beliebige Punkte A, B oder P gezogen, deren Koordinaten bekannt sind.

Abhängig vom Zustand der pn-Übergänge der Transistoren werden verschiedene Betriebsarten unterschieden: Abschaltmodus, Sättigungsmodus, Grenzmodus und linearer Modus (Abb. 11).

Cutoff-Modus. Dies ist ein Modus, in dem beide Übergänge geschlossen sind – der Transistor ist gesperrt. Der Basisstrom ist in diesem Fall Null. Der Kollektorstrom entspricht dem Rückstrom Ich K0, und Spannung U KE = E K.

Sättigungsmodus- Dies ist ein Modus, in dem beide Übergänge – der Emitter und der Kollektor – offen sind und im Transistor ein freier Ladungsträgerübergang stattfindet. In diesem Fall ist der Basisstrom maximal, der Kollektorstrom entspricht dem Sättigungskollektorstrom und die Spannung zwischen Kollektor und Emitter tendiert gegen Null.

I B = max; I K ≈ I KN; U KE = E K – I KN R N; U CE → 0.

Limit-Modi– Dies sind Modi, in denen der Betrieb durch die maximal zulässigen Parameter begrenzt ist: I K zusätzlich, U CE zusätzlich, P K zusätzlich(Abb.11 B) Und Ich B uns, U SEIN extra(Abb.11 A) und ist mit einer Überhitzung des Transistors oder seinem Ausfall verbunden.

Linearer Modus- Dies ist ein Modus, bei dem eine ausreichende Linearität der Eigenschaften gewährleistet ist und der zur aktiven Verstärkung verwendet werden kann.

In diesem Artikel werden wir versuchen, es zu beschreiben Arbeitsprinzip Der gebräuchlichste Transistortyp ist der Bipolartransistor. Bipolartransistor ist eines der wichtigsten aktiven Elemente radioelektronischer Geräte. Sein Zweck besteht darin, die Leistung des an seinem Eingang ankommenden elektrischen Signals zu verstärken. Die Leistungsverstärkung erfolgt über eine externe Energiequelle. Ein Transistor ist ein radioelektronisches Bauelement mit drei Anschlüssen

Konstruktionsmerkmal eines Bipolartransistors

Um einen Bipolartransistor herzustellen, benötigt man einen Halbleiter vom Loch- oder elektronischen Leitfähigkeitstyp, der durch Diffusion oder Legierung mit Akzeptorverunreinigungen gewonnen wird. Dadurch bilden sich auf beiden Seiten der Basis Bereiche mit polarer Leitfähigkeit.

Basierend auf der Leitfähigkeit gibt es zwei Arten von Bipolartransistoren: n-p-n und p-n-p. Die Betriebsregeln, die einen Bipolartransistor mit n-p-n-Leitfähigkeit regeln (für p-n-p muss die Polarität der angelegten Spannung geändert werden):

1. Das positive Potenzial am Kollektor ist wichtiger als am Emitter.
2. Jeder Transistor hat seine eigenen maximal zulässigen Parameter Ib, Ik und Uke, deren Überschreitung grundsätzlich nicht akzeptabel ist, da dies zur Zerstörung des Halbleiters führen kann.
3. Die Basis-Emitter- und Basis-Kollektor-Anschlüsse funktionieren wie Dioden. In der Regel ist die Diode in Basis-Emitter-Richtung offen und in Basis-Kollektor-Richtung in die entgegengesetzte Richtung vorgespannt, d. h. die eingehende Spannung stört den Stromfluss durch sie.
4. Wenn die Schritte 1 bis 3 abgeschlossen sind, ist der Strom Ik direkt proportional zum Strom Ib und hat die Form: Ik = he21*Ib, wobei he21 die Stromverstärkung ist. Diese Regel charakterisiert die Haupteigenschaft des Transistors, nämlich dass der niedrige Basisstrom den starken Kollektorstrom steuert.

Bei verschiedenen Bipolartransistoren derselben Serie kann der he21-Indikator grundsätzlich zwischen 50 und 250 variieren. Sein Wert hängt außerdem vom fließenden Kollektorstrom, der Spannung zwischen Emitter und Kollektor sowie von der Umgebungstemperatur ab.

Lassen Sie uns Regel Nr. 3 studieren. Daraus folgt, dass die zwischen Emitter und Basis angelegte Spannung nicht wesentlich erhöht werden sollte, da, wenn die Basisspannung um 0,6...0,8 V größer ist als die des Emitters (Durchlassspannung der Diode), ein extrem großer Strom entsteht erscheinen. Somit sind in einem funktionierenden Transistor die Spannungen an Emitter und Basis nach der Formel miteinander verbunden: Ub = Ue + 0,6 V (Ub = Ue + Ube)

Wir möchten Sie noch einmal daran erinnern, dass alle diese Punkte für Transistoren mit n-p-n-Leitfähigkeit gelten. Für den pnp-Typ sollte alles umgekehrt sein.

Außerdem ist darauf zu achten, dass der Kollektorstrom keinen Zusammenhang mit der Leitfähigkeit der Diode hat, da der Kollektor-Basis-Diode in der Regel Sperrspannung zugeführt wird. Außerdem hängt der durch den Kollektor fließende Strom kaum vom Potential am Kollektor ab (diese Diode ähnelt einer kleinen Stromquelle).

Wenn der Transistor im Verstärkungsmodus eingeschaltet ist, ist die Emitterverbindung offen und die Kollektorverbindung geschlossen. Dies wird durch den Anschluss von Netzteilen erreicht.

Da der Emitterübergang offen ist, fließt der Emitterstrom durch ihn, der durch den Übergang von Löchern von der Basis zum Emitter sowie von Elektronen vom Emitter zur Basis entsteht. Somit enthält der Emitterstrom zwei Komponenten – Loch und Elektron. Das Injektionsverhältnis bestimmt den Wirkungsgrad des Emitters. Ladungsinjektion ist die Übertragung von Ladungsträgern von der Zone, in der sie die Mehrheit hatten, in die Zone, in der sie zur Minderheit werden.

In der Basis rekombinieren Elektronen und ihre Konzentration in der Basis wird durch das Plus der EE-Quelle wieder aufgefüllt. Dadurch fließt im Basisstromkreis ein eher schwacher Strom. Die verbleibenden Elektronen, die keine Zeit hatten, sich in der Basis zu rekombinieren, bewegen sich unter dem beschleunigenden Einfluss des Feldes des gesperrten Kollektorübergangs als Minoritätsträger in den Kollektor und erzeugen einen Kollektorstrom. Die Übertragung von Ladungsträgern aus der Zone, in der sie in der Minderheit waren, in die Zone, in der sie zur Mehrheit wurden, wird als Extraktion elektrischer Ladungen bezeichnet.