science >> Wetenschap >  >> Elektronica

Invoer- en uitvoerkarakteristieken van gemeenschappelijke emitter NPN-transistors

Transistors zijn elektronische apparaten gemaakt van halfgeleiders, zoals silicium of germanium. Ze werken voornamelijk als versterkers of schakelaars. Een bipolaire transistor bestaat uit drie lagen die de basis, emitter en collector worden genoemd. De basis is de middelste laag en regelt het gedrag van de anderen door zich als een poort te gedragen. Elke laag heeft een metalen kabel voor aansluiting op een circuit.

Een NPN bipolaire transistor wordt zo genoemd omdat de buitenste lagen halfgeleiders van het N-type zijn, terwijl de basis een P-type is. N staat voor negatieve ladingsdragers of elektronen en P voor positieve ladingsdragers of gaten.

Algemene kenmerken

Een gemeenschappelijke emitter of CE-schakeling wordt gebruikt voor versterking. Een klein signaal ingebracht in de basis produceert een groter signaal aan de uitgang. Het heeft de emitterkabel aangesloten op aarde. Het is meestal gebouwd met ten minste twee weerstanden, met één aan de basis en de andere aan de collector.

Het circuit heeft twee lussen, waarbij de ene de basislus en de andere de collectorlus wordt genoemd. De lussen worden gevonden door de Wet van Kirchoff te gebruiken om het pad tussen de geleverde spanning en de transistorleidingen te volgen. De wet van Ohm wordt ook gebruikt. Het is V = IR, waarbij V de spanning is, I de stroom en R de weerstand.

De transistorversterking, of dc beta, is de verhouding van de collectorstroom IC tot de basisstroom IB, en wordt gesymboliseerd als Bdc, waarbij B de Griekse letter bèta is. Het wordt ook Hfe genoemd. De gain geeft aan hoeveel het ingangssignaal versterkt is. Het is een constante die afhankelijk is van het type transistor.

NPN-transistors kunnen worden gemodelleerd als twee back-to-back diodes in het zogenaamde Ebers-Moll-model. De basis-zender gedraagt ​​zich als een voorwaarts voorgespannen diode, terwijl de basis-collector zich gedraagt ​​als een diode met omgekeerde voorspanning. Forward bevooroordeeld betekent dat de spanning wordt toegepast in een geleidende richting, terwijl reverse-vooringesteld betekent dat de spanning wordt toegepast tegen een eenvoudige stroomsterkte.

Inputkenmerken

Inputkarakteristieken worden gevonden door rekening te houden met de basislus.

Een grafiek van de basisstroom IB versus VBE, die de spanning is tussen de basis en de emitter, lijkt op die van een gewone diode. De stroom is nul tot VBE 0,7 volt bereikt, waar deze dan zeer plotseling toeneemt.

De basisspanning naar voren beïnvloedt de emitter. De vergelijking om de spanning over de weerstand RB te vinden, is VBB - VBE, waarbij VBB de basisspanning is. De huidige IB wordt gevonden met VBB - VBE /RB.

Uitvoereigenschappen

Uitgangskarakteristieken worden gevonden door rekening te houden met de verzamellus.

Een grafiek van de collectorstroom IC versus de collector-emitterspanning VCE vertoont veel dezelfde vorm voor verschillende transistoren, hoewel de aantallen verschillend zullen zijn. Wanneer VCE nul is, geldt dat ook voor IC. Naarmate VCE toeneemt, blijft IC gelijk aan nul en schiet dan plotseling omhoog als de spanning een bepaalde waarde bereikt, ongeveer zoals bij IB. In tegenstelling tot IB zal IC een plateau bereiken en vervolgens in principe constant blijven als VCE toeneemt. De grafiek illustreert dat IC = Bdc * IB, of dat een kleine toename in IB leidt tot een grote toename in IC.

IB zal constant zijn totdat het doorslaggebied van de transistor wordt bereikt. Dit gebied is waar de transistor beschadigd raakt als de spanning te groot is en afhankelijk is van het transistortype. IB zal snel toenemen wanneer de doorslagspanning wordt bereikt.

De collectorspanning retourneert de collector omgekeerd. De collector-emitterspanning is gelijk aan de collectorspanning minus de spanning over de collectorweerstand. Het is VCE = VC - IC * RC.