1. ტრიოდების ძირითადი ცნებები და პრინციპები
ტრანზისტორი, როგორც ტრანზისტორი ოჯახის მთავარი წევრი, ელექტრონულ სქემებში შეუცვლელ როლს ასრულებს.იგი შეიცავს სამ ძირითად ნაწილს: ბაზა, ემიტერი და კოლექციონერი.აქ, ძირითადად, ყურადღებას ვაქცევთ NPN ტრანზისტორებს.NPN ტრანზისტორის ძირითადი მახასიათებლები შეიძლება აღწერილი იყოს ექვივალენტური მიკროსქემით, რომლის დროსაც ბაზასა და ემიტერს შორის კავშირი ექვემდებარება დიოდს, ხოლო კოლექციონერსა და ემიტერს შორის კავშირი შეიძლება ჩაითვალოს რეგულირებადი რეზისტორად.ამ რეზისტორის წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება, რამდენიმე ohms– დან უსასრულობამდე (ღია მიკროსქემის მდგომარეობა).
სიღრმისეულად განხილვამდე, ჩვენ უნდა განვმარტოთ NPN ტრანზისტორის დამახასიათებელი განტოლება: IC = βIB.ამ განტოლებაში, IB წარმოადგენს დინებას ბაზიდან ემიტერამდე, IC არის დენი კოლექციონერიდან ემიტერამდე, ხოლო β არის ტრიოდის გამაძლიერებელი ფაქტორი.ეს მრავალჯერადი არის მუდმივი განსაზღვრული წარმოების პროცესის საფუძველზე, ხოლო მისი მნიშვნელობა ჩვეულებრივ ათეულსა და ასობით შორისაა.ამასთან, უნდა აღინიშნოს, რომ ტრიოდი ამ გამაძლიერებელ ეფექტს აღწევს კოლექციონერსა და ემიტერს შორის ექვივალენტური წინააღმდეგობის (RCE) რეგულირებით.როდესაც RCE მორგებულია უკიდურესად დაბალ მნიშვნელობაში, მაგრამ მაინც ვერ მიაღწევს IC = βIB, ჩვენ მას "გაჯერების" მდგომარეობას ვუწოდებთ;ამის საპირისპიროდ, როდესაც RCE მორგებულია უკიდურესად მაღალ მნიშვნელობამდე, მაგრამ მაინც ვერ მიაღწევს IC = βIB- ს, მას უწოდებენ "მოწყვეტილ" მდგომარეობას.იდეალურ შემთხვევაში, ტრანზისტორი უნდა იმუშაოს გამაძლიერებელი რეგიონში, ანუ IC = βIB მდგომარეობა.
2. NPN ტრანზისტორი მუდმივი მიმდინარე წყაროს გამონადენის წრეების მშენებლობა და ანალიზი
ელექტრონული წრის დიზაინში, მუდმივი მიმდინარე წყაროების გამოყენება გადამწყვეტია.მაგალითად, კონდენსატორის გამონადენის წრის გათვალისწინებით, გამონადენის მიმდინარე IC = UC/R, სადაც UC წარმოადგენს კონდენსატორის ძაბვას.მას შემდეგ, რაც კონდენსატორის ძაბვა დროთა განმავლობაში მცირდება, ტრადიციული გამონადენის დენი არ არის მუდმივი.ამასთან, NPN ტრანზისტორების გამოყენებით, ჩვენ შეგვიძლია ავაშენოთ მუდმივი მიმდინარე გამონადენი წრე.
ასეთ წრის დიზაინში, კონდენსატორის გამონადენის დენი დამოუკიდებელია მისი ძაბვისგან.მაგალითად, თუ ვივარაუდებთ, რომ წრის VE მნიშვნელობაა 4.3V (გამოითვლება როგორც 5V მინუს 0.7V), მაშინ ჩვენ შეგვიძლია აღმოვაჩინოთ, რომ IC (კოლექციონერის დენი) დაახლოებით ტოლია IE (Emitter დენი), გამოითვლება როგორც VE დაყოფილიRe (emitter რეზისტორი).ეს გაანგარიშების პროცესი ემყარება მნიშვნელოვან წინაპირობას: ტრიოდმა უნდა იმუშაოს გამაძლიერებელი არეალში, ანუ IC = βIB უნდა დაკმაყოფილდეს.იმის გათვალისწინებით, რომ β– ის ზოგადი მნიშვნელობა 100 - ჯერ არის ბრძანებით, IE შეიძლება ჩაითვალოს, რომ დაახლოებით ტოლია IC.
3. ტრიოდური წრის გადაწყვეტის პროცესი
ტრანზისტორი სქემების დიზაინის და ანალიზისას, ჩვენ ჩვეულებრივ მივყვებით შემდეგ ნაბიჯებს: პირველი ვივარაუდოთ, რომ ტრანზისტორი მუშაობს გამაძლიერებელ რეგიონში და აკმაყოფილებს IC = βIB და IC≈IE პირობებს;შემდეგ ინვერსიულად გამოიტანეთ UCE (ძაბვა კოლექციონერსა და ემიტერს შორის) გაანგარიშების შედეგების საფუძველზე) მიზანშეწონილია განსაზღვროს თუ არა წინა ვარაუდები.მაგალითად, თუ ვივარებთ ძაბვას კონდენსატორის გასწვრივ, 10V, ჩვენ შეგვიძლია გამოვთვალოთ UCE- ს 5.7V, რაც თავის მხრივ აძლევს RCE- ს 5.7K OHMS- ს მნიშვნელობას.ეს ნიშნავს, რომ RCE 5.7K OHMS- ზე რეგულირებით, ტრანზისტორს შეუძლია შეინარჩუნოს კონდენსატორის გამონადენის დენი 1mA- ზე.ანალოგიურად, როდესაც კონდენსატორის ძაბვაა 8V, UCE არის 3.7V, ხოლო RCE არის 3.7K ohms, ასე რომ, გამონადენის დენი კვლავ შენარჩუნებულია 1MA- ზე.
ამასთან, როდესაც კონდენსატორის ძაბვა გარკვეულ ზღურბლზე ჩამოწოლილია, მაგალითად, 3V, ჩვენ აღმოვაჩენთ, რომ UCE– ს გამოთვლილი შედეგი ხდება უარყოფითი მნიშვნელობა (-1.3V), რაც აშკარად არაგონივრულია.ეს გვიჩვენებს, რომ მაშინაც კი, თუ RCE დაეცემა 0 ohms, IC = βIB- ის მდგომარეობა არ შეიძლება დაკმაყოფილდეს.ამრიგად, როდესაც კონდენსატორის ძაბვა 4.3V- ს ქვემოთ იკლებს, ტრანზისტორი აღარ იმუშავებს გამაძლიერებელი რეგიონში, არამედ შედის გაჯერების რეგიონში.აღსანიშნავია, რომ პრაქტიკულ გამოყენებებში, კოლექციონერსა და ემიტერს შორის წინააღმდეგობა არ შეიძლება შემცირდეს 0Ω- ზე, ამიტომ UCE– ს ყველაზე დაბალი ღირებულება ზოგადად შეიძლება შემცირდეს მხოლოდ 0.2V– მდე.ამ მნიშვნელობას ეწოდება გაჯერებული მილის ძაბვის წვეთი.
4. PNP ტრანზისტორის გამოყენება მუდმივი მიმდინარე წყაროს დატენვის წრეში
NPN ტრანზისტორებისგან განსხვავებით, მუდმივი მიმდინარე წყაროს დატენვის მიკროსქემის განსახორციელებლად, ჩვენ უნდა გამოვიყენოთ PNP ტრანზისტორები.PNP ტრანზისტორის სამუშაო პრინციპი და სტრუქტურა განსხვავდება NPN- სგან, მაგრამ ის მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მუდმივი მიმდინარე წყაროს დატენვის მიკროსქემის რეალიზაციაში.PNP ტრანზისტორში, მიმდინარე ნაკადის მიმართულება საპირისპიროა NPN ტრანზისტორი, რომელიც უზრუნველყოფს უფრო მეტ მოქნილობას ელექტრონული სქემების სხვადასხვა ტიპების შემუშავებაში.