Author Topic: Вовед во електроника 4 - активни електронски компоненти (транзистори)  (Read 3916 times)

Offline BorceBT

  • Топ Експерт
  • *****
  • Posts: 1824
  • Gender: Male
    • www.trajkovski.net
Транзисторите се активни цврсти (solid state) електронски компоненти кои имаат карактеристика да засилуваат.

Иако многу мислат дека транзисторите засилуваат напони или струи во суштина транзисторот едноставно засилува отпор. Значи со промена на сигналот на влезот, транзисторот го променува својот отпор на излезот (најпросто кажано). Затоа и името е транзистор (trans-resistor).

Бидејќи има повеќе видови на транзистори во овој туторијал ќе зборуваме за најчесто употребуваниот тип на транзистор наречен биполарен транзистор а подолу ќе се осврнеме и на другите типови и нивното фукционирање.

Шематскиот симбол за транзисторот (биполарниот транзистор) е следен:



Да дадеме слики од разни транзистори во секакви можни изведби:



Како што може да се примети од шематските симболи транзисторите се произведуваат во два различни поларитети: Позитивен (NPN) и Негативен (PNP). Исто така од сликите на транзисторите може да се запримети дека тие имаат по три изводи. Зошто три а не четири (два изводи за влез и два за излез)? Бидејќи едниот извод (најчесто поврзан на минус - маса) е заеднички за влезот и за излезот. Постојат транзистори и со 4 или 5 изводи но тоа се транзистори со повеќе влезови и се многу ретки.

Изводите на транзисторот (од типот биполарен транзистор) се наречени База (означен со В), Колектор (означен со С) и Емитер (означен со Е). На шематскиот симбол може да се види дека базата секогаш е сама од едната страна, емитерот е секогаш каде што е стрелката (на NPN тип излегува а на PNP тип влегува) а колекторот е изводот спроти емитерот и е без стрелка. Овие изводи на самото физичко куќиште на транзисторот најчесто не се напишани и мора да се видат од документот (Datasheet) за самиот транзистор.

Функција

Како работи транзисторот е најчесто поставуваното прашање кај младите електроничари. Наједноставниот одговор е даден на самиот почеток но што тоа значи подетално ќе објаснеме овде:

Имено, (за биполарниот транзистор) со пропуштање на струја во изводот база (колото база-емитер е со функција на влез) се променува отпорот на транзисторот на гранката колектор-емитер (излез). Значи, кога во базата не течи струја (е исклучена или има 0 волти) тогаш на гранката колектор-емитер на транзисторот има скоро бесконечен отпор и тоа делува скоро како отворен прекинувач. Велиме скоро бидејќи сепак теќе некоја микро-струја бидејќи транзисторот не е идеален.
Со течење и зголемување на струјата на базата отпорот колектор-емитер почнува да паѓа и доколку поврземе некој потрошувач во серија со тоа коло добиваме течење (на појака) струја во тој дел од колото.
Се разбира дека транзисторот има поларитет и кај NPN транзисторите за да тече струја мора да го поврземе плусот од напојувањето на колектор а минусот од напојувањето на емитер. Кај PNP транзисторот е обратно, минус на колектор а плус на емитер - се друго е исто.
Транзисторот се вели дека има засилување бета (B) кое е количник од струјата што тече на излезот врз струјата што тече на базата. Најчесто транзисторите имаат засилување бета од 10 до 200 пати, во просек околу 50. Транзисторот исто има еден негативен ефект да струјата која тече на гранката колектор-емитер (излезот) ја променува (намалува) и струјата на базата што значи дека за многу големи струи треба и релативно големи струи на базата и затоа на пример неможе да се направи моќен аудио засилувач само со 1 транзистор туку се потребни повеќе.

Работна точка

Важно е да се напомене дека влезот на транзисторот (гранката база-емитер) всушност има карактеристика на диода, значи до некои 0.6V неможе да има течење на струја бидејќи се однесува како диода. Над 0.6V таа гранка почнува да проведува и заедно со порастот на струјата база-емитер почнува да се променува и отпорот колектор-емитер линеарно. Ова се вика линеарен режим на работа на транзисторот. Кога напонот ќе достигне до 0.8V веќе отпорот колектор-емитер е најмал што може и зголемувањето на напонот на базата е без ефект и ова се вика дека транзисторот е во „заситување“. Исто така зголемувањето на напонот над 1.1V може да доведе и до струјно пречекорување на струјата на базата и прегорување на транзисторот. Затоа најчесто на базата се става во серија отпорник чијшто пад на напон нема да дозволи да се зголеми премногу струјата на базата. Значи, ова беа трите важни работни точки на транзисторот (закочен; линеарен режим; заситување). Со ова може да се нацрта и I/V дијаграм за да се илустрира како тоа изгледа:



Типови на транзистори

Биполарни транзистори

Биполатните (bipolar) транзистори се измислени први и сеуште се во најчеста употреба во електронските склопови со транзистори. Тие се веќе презентирани почнувајќи од шематските симболи и начин на работа.

ФЕТ транзистори

ФЕТ (FET) транзистори (транзистори со ефект на поле) се слични по функција на биполарните транзистори но ги имаат следниве разлики:

Пинот база им се вига гејт (Gate, G), Пинот колектор им се вика дрејн (Drain, D) а пинот емитер (заедничкиот пин за влезот и излезот) им се вика сорс (Source, S). Разлика во функционирањето е тоа што наместо струјата на базата (како кај биполарните транзистори) битен е напонот гејт-сорс и со негова промена се променува отпорот дрејн-сорс (слично како отпорот колектор-емитер на биполарните транзистори). Карактеристичниот напон на гејт каде што почнува да се променува отпорот на транзисторот и крајниот напон на кој транзисторот влегува во заситување е различен кај секој тип на ФЕТ транзистор и се движи во границите од 3 до 5 волти (подетално може да се прочита во Datasheet за одредениот транзистор).
Добра карактеристика на овие транзистори е тоа што струјата на базата е многу мала (нано ампери) и струјата на излезот скоро и да не влијае и не го променува влезот. Со ова се постигнува да се добијат екстремно мали отпори дрејн-сорс и да има многу мал губиток на енергија. Се користат во моќни аудио засилувачи и кола за висока струја.

Шематскиот симбол за ФЕТ транзисторот е следен:



Слично како и кај биполатните транзитори постојан позитивни и негативни ФЕТ транзистори а разликата е поврзувањето (поларитетот) на дрејнот и сорсот.

МОСФЕТ транзистори

МОСФЕТ (MOSFET) транзистори (транзистори со ефект на поле од метал оксид) се слични по функција на ФЕТ транзисторите но се понови и имаат подобрувања како комплетно елиминирање на струјата на гејтот (комплетно се статички) имаат помал отпор при заситување и помал напон на гејт на проведување. Се користат денес во сите логички склопови (цела дигитална електроника денес, вклучувајќи го и процесорот во себе содржи мосфет транзистори) а исто така и во најквалитетните аудио засилувачи, инвертори и системи за контрола.

Шематскиот симбол за МОСФЕТ транзисторот е следен:



УЈТ транзистори

УЈТ (UJT) транзистори (еднополни транзистори) се всушност транзистори направени да имат само емитер и две бази. Се користат единствено со некои кола-осцилатори и денес скоро и да не се употребуваат.

Шематскиот симбол за УЈТ транзисторот е следен:



Дарлингтон транзистори

Дарлингтон (Darlington) транзистори се всушност два транзистори во едно куќиште поврзани во таканаречен дарлингтонов спој. Се разбира со употреба на два (или повеќе) транзистори може секој да направи дарлингтон транзистор.

Шематскиот симбол (а воедно и начинот на поврзување) на дарлингтон транзисторот е следен:



Овој тип на транзистор (поврзување) има огромно засилување бидејќи засилувањата (бета (В)) на првиот и вториот транзистор се множат и најчесто се користи на места каде што е потребно да се регулира голема излезна струја со многу мала влезна струја.

ИГБТ транзистори

ИГБТ (IGBT) транзистори се всушност три транзистори во едно куќиште поврзани во таканаречен двоен дарлингтонов спој од кој едниот (првиот) е мосфет а вториот и третиот се биполарни транзистори. Модерните ИГБТ транзистори се направени од еден кристал и имаат повеќе позитивни особини отколку да направите сами дома ИГБТ транзистор со двојно дарлингтоново поврзување на мосфет и биполарни транзистори. Овие транзистори се прават во многу моќни изведби (големи куќишта) и се користат исклучиво во индустријата како модерна замена за тиристорите.

Шематскиот симбол (а воедно и начинот на поврзување) на ИГБТ транзисторот е следен:



Неколку слики од IGBT транзистори во различни изведби:




Фото транзистори

Фото транзистори се всушност транзистори кои се направени од провидно куќиште и кој кога на нив ќе падне светлина на нивниот PN спој (внатрешната диода база-емитер) се создава мал напон (миливолти) кој линеарно зависи од интензитетот на светлото и може да се користи во уреди кои мерат интензитет на светлост. Фото транзисторот е многу сличен со фото диодата.

Неколку слики од Фото транзистори во различни изведби:

« Last Edit: 16.10.2014, Thursday, 16:52:06 by BorceBT »
Никогаш неможеш да знаеш се, но секогаш можеш да знаеш повеќе.