1. Conceptes i principis bàsics dels trodes
El transistor, com a membre clau de la família del transistor, té un paper indispensable en els circuits electrònics.Conté tres parts bàsiques: base, emissor i col·leccionista.Aquí ens centrem principalment en els transistors de NPN.Les característiques bàsiques d’un transistor NPN es poden descriure mitjançant un circuit equivalent, en el qual la connexió entre la base i l’emissor equival a un díode, i la connexió entre el col·leccionista i l’emissor es pot considerar com una resistència regulable.La resistència d’aquesta resistència varia àmpliament, des d’uns pocs ohms fins a l’infinit (estat de circuit obert).
Abans de discutir en profunditat, hem d’aclarir l’equació característica del transistor NPN: IC = βib.En aquesta equació, IB representa el corrent de la base a l'emissor, IC és el corrent del col·leccionista a l'emissor, i β és el factor d'amplificació del triode.Aquest múltiple és una constant determinada en funció del procés de producció i el seu valor sol estar entre desenes i centenars.Tot i això, cal destacar que el triode aconsegueix aquest efecte d’amplificació ajustant la resistència equivalent (RCE) entre el col·leccionista i l’emissor.Quan la RCE s’ajusta a un valor extremadament baix, però encara no pot aconseguir IC = βIB, l’anomenem estat de “saturació”;Per la seva banda, quan la RCE s’ajusta a un valor extremadament alt, però encara no pot aconseguir IC = βIB, s’anomena estat de “tall”.L’ideal seria que el transistor hagi de funcionar a la regió d’amplificació, és a dir, l’estat de IC = βib.
2. Construcció i anàlisi del circuit de descàrrega de corrent constant de transistor NPN
En el disseny del circuit electrònic, l’aplicació de fonts de corrent constants és crucial.Prenent com a exemple un circuit de descàrrega del condensador convencional, el corrent de descàrrega IC = UC/R, on UC representa la tensió del condensador.Atès que la tensió del condensador disminueix amb el pas del temps, el corrent de descàrrega tradicional no és constant.Tanmateix, mitjançant els transistors NPN, podem crear un circuit de descàrrega de corrent constant.
En un disseny de circuits, el corrent de descàrrega del condensador és independent de la seva tensió.Per exemple, suposant que el valor VE del circuit és de 4.3V (calculat com a 5V menys 0,7V), aleshores podem trobar que IC (el corrent del col·leccionista) és aproximadament igual a IE (el corrent emissor), calculat com a VE dividit perRe (resistència emissor).Aquest procés de càlcul es basa en una premissa important: el triode ha de funcionar a l’àrea d’amplificació, és a dir, IC = βIB s’ha de satisfer.Tenint en compte que el valor general de β està en ordre de 100 vegades, es pot considerar que és aproximadament igual a IC.
3. Procés de solució del circuit de triodes
En dissenyar i analitzar circuits de transistor, normalment seguim els passos següents: Suposem primer que el transistor funciona a la regió d’amplificació i compleix les condicions d’iC = βib i ic≈ie;A continuació, dedueix inversament la UCE (la tensió entre el col·leccionista i l’emissor) basada en els resultats de càlcul) és raonable per determinar si els supòsits anteriors són certs.Per exemple, suposant que la tensió a través del condensador és de 10V, podem calcular que la UCE és de 5.7V, que al seu torn dóna a RCE un valor de 5,7k ohms.Això significa que, ajustant RCE a 5,7k ohms, el transistor pot mantenir el corrent de descàrrega del condensador a 1mA.De la mateixa manera, quan la tensió del condensador és de 8V, UCE és de 3,7V i RCE és de 3,7k ohms, de manera que el corrent de descàrrega encara es manté a 1mA.
Tanmateix, quan la tensió del condensador baixi per sota d’un determinat llindar, com ara 3V, trobarem que el resultat calculat de la UCE es converteix en un valor negatiu (-1,3V), que òbviament no és raonable.Això demostra que, fins i tot si la RCE baixa a 0 ohms, la condició de IC = βIB no es pot satisfer.Per tant, quan la tensió del condensador baixa per sota de 4.3V, el transistor ja no funcionarà a la regió d'amplificació, sinó que entrarà a la regió de saturació.Val la pena assenyalar que en aplicacions pràctiques, la resistència entre el col·leccionista i l’emissor no es pot reduir a 0ω, de manera que el valor més baix de la UCE es pot reduir generalment a uns 0,2V.Aquest valor s’anomena gota de tensió del tub saturat.
4. Aplicació del transistor PNP en el circuit de càrrega de corrent de corrent constant
Diferent dels transistors NPN, per implementar un circuit de càrrega de fonts de corrent constant, hem d’utilitzar transistors PNP.El principi de funcionament i l'estructura del transistor PNP són diferents de NPN, però té un paper vital en la realització del circuit de càrrega de fonts de corrent constant.En un transistor PNP, la direcció del flux de corrent és oposada a la d’un transistor NPN, que proporciona una major flexibilitat en el disseny de diferents tipus de circuits electrònics.