1. Grunnhugtök og meginreglur þríhyrninga
Transistor, sem lykilmaður í smári fjölskyldunni, gegnir ómissandi hlutverki í rafrásum.Það inniheldur þrjá grunnhluta: grunn, emitter og safnari.Hér leggjum við aðallega áherslu á NPN smára.Hægt er að lýsa megineinkennum NPN smára með samsvarandi hringrás, þar sem tengingin milli grunnsins og sendandans jafngildir díóða og hægt er að líta á tenginguna milli safnara og sendandans sem stillanlegs viðnáms.Viðnám þessa viðnáms er mjög breytileg, frá nokkrum ohm til óendanleika (opið hringrásarástand).
Áður en við ræðum ítarlega verðum við að skýra einkennandi jöfnu NPN smára: IC = ßIB.Í þessari jöfnu táknar IB strauminn frá grunninum til sendandans, IC er straumurinn frá safnara til sendandans og β er magnunarstuðull þriggja.Þessi margfeldi er stöðugur ákvarðaður út frá framleiðsluferlinu og gildi þess er venjulega á milli tugi og hundruð.Hins vegar skal tekið fram að þríodinn nær þessum magnunaráhrifum með því að aðlaga samsvarandi viðnám (RCE) milli safnara og emitter.Þegar RCE er aðlagað mjög lágu gildi en getur samt ekki náð IC = ßIB, köllum við það „mettun“ ástand;Aftur á móti, þegar RCE er aðlagað mjög háu gildi en getur samt ekki náð IC = ßIB, er það kallað „niðurskurður“ ástand.Helst ætti smári ætti að starfa á magnunarsvæðinu, það er að segja ástand IC = ßIB.
2. Smíði og greining á NPN smári stöðugum straumrennslisrás
Í rafrænni hringrásarhönnun skiptir notkun stöðugra straumleiða sköpum.Að taka hefðbundna losunarrás þétti sem dæmi, losunarstraumur IC = UC/R, þar sem UC táknar spennu þéttisins.Þar sem þétti spennunnar lækkar með tímanum er hefðbundinn losunarstraumur ekki stöðugur.Hins vegar, með því að nota NPN smára, getum við smíðað stöðugan straumhleðslurás.
Í slíkri hringrásarhönnun er losunarstraumur þéttarins óháð spennu hans.Til dæmis, miðað við að Ve gildi hringrásarinnar sé 4,3V (reiknað sem 5V mínus 0,7V), þá getum við komist að því að IC (safnstraumurinn) er um það bil jafnt og IE (emitter straumurinn), reiknaður sem VE deilt meðRe (Emitter Resistor).Þetta útreikningsferli er byggt á mikilvægri forsendu: Triode verður að virka á magnunarsvæðinu, það er að segja IC = ßIB.Miðað við að almennt gildi ß er á 100 sinnum röð, þá getur IE talist vera um það bil jafnt og IC.
3. Lausnarferli Triode Circuit
Við hönnun og greiningu smára hringrásar fylgjum við venjulega eftirfarandi skrefum: Gerum fyrst ráð fyrir að smári virki á magnunarsvæðinu og uppfylli skilyrði IC = ßIB og IC≈Ie;Taktu þá öfugt frá UCE (spennunni milli safnara og sendandans) út frá niðurstöðum útreiknings) er sanngjarn til að ákvarða hvort fyrri forsendur séu sannar.Til dæmis, miðað við spennuna yfir þéttinum er 10V, getum við reiknað út UCE til að vera 5,7V, sem aftur gefur RCE gildi 5,7K ohm.Þetta þýðir að með því að stilla RCE að 5,7K ohm getur smári viðhaldið losunarstraumi þéttisins við 1mA.Að sama skapi, þegar þétti spennan er 8V, er UCE 3,7V og RCE er 3,7K ohm, þannig að losunarstraumurinn er enn viðhaldinn við 1mA.
Hins vegar, þegar þéttarspennan fer niður fyrir ákveðinn þröskuld, svo sem 3V, munum við komast að því að reiknuð niðurstaða UCE verður neikvætt gildi (-1,3V), sem er augljóslega óeðlilegt.Þetta sýnir að jafnvel þó að RCE lækki í 0 ohm, þá er ekki hægt að fullnægja ástand IC = ßIB.Þess vegna, þegar þétti spennunnar lækkar undir 4,3V, mun smári ekki lengur starfa á magnunarsvæðinu heldur fara inn á mettunarsvæðið.Þess má geta að í hagnýtum forritum er ekki hægt að minnka viðnám milli safnara og sendandans í 0Ω, þannig að venjulega er aðeins hægt að minnka lægsta gildi UCE í um það bil 0,2V.Þetta gildi er kallað mettað rörspennufall UCE.
4. Notkun PNP smára í stöðugum straumhleðslurás
Mismunandi frá NPN smári, til að innleiða stöðuga núverandi hleðslurás, verðum við að nota PNP smára.Vinnureglan og uppbygging PNP smára eru frábrugðin NPN, en það gegnir mikilvægu hlutverki við að átta sig á stöðugum hleðslurásum.Í PNP smári er stefna núverandi rennslis gagnstætt við NPN smári, sem veitir meiri sveigjanleika við hönnun mismunandi gerða rafrænna hringrásar.