1. Concetti e principi di base dei triodi
Transistor, come membro chiave della famiglia Transistor, svolge un ruolo indispensabile nei circuiti elettronici.Contiene tre parti di base: base, emettitore e collezionista.Qui, ci concentriamo principalmente sui transistor NPN.Le caratteristiche di base di un transistor NPN possono essere descritte da un circuito equivalente, in cui la connessione tra la base e l'emettitore è equivalente a un diodo e la connessione tra il collettore e l'emettitore può essere considerata un resistore regolabile.La resistenza di questo resistore varia ampiamente, da pochi ohm all'infinito (stato del circuito aperto).
Prima di discutere in profondità, dobbiamo chiarire l'equazione caratteristica del transistor NPN: IC = βIB.In questa equazione, IB rappresenta la corrente dalla base all'emettitore, IC è la corrente dal collettore all'emettitore e β è il fattore di amplificazione del triodo.Questo multiplo è una costante determinata in base al processo di produzione e il suo valore è generalmente tra decine e centinaia.Tuttavia, va notato che il triodo raggiunge questo effetto di amplificazione regolando la resistenza equivalente (RCE) tra il collettore e l'emettitore.Quando RCE è regolato a un valore estremamente basso ma non è ancora possibile ottenere IC = βIB, lo chiamiamo uno stato di "saturazione";Al contrario, quando RCE viene regolato su un valore estremamente elevato ma non può ancora raggiungere IC = βib, è chiamato stato "cut-off".Idealmente, il transistor dovrebbe funzionare nella regione di amplificazione, cioè lo stato di ic = βib.
2. Costruzione e analisi del circuito di scarico della sorgente di corrente costante transistor NPN
Nella progettazione di circuiti elettronici, l'applicazione di fonti di corrente costante è cruciale.Assumendo un circuito di scarico del condensatore convenzionale come esempio, la corrente di scarico IC = UC/R, dove UC rappresenta la tensione del condensatore.Poiché la tensione del condensatore diminuisce nel tempo, la corrente di scarica tradizionale non è costante.Tuttavia, utilizzando i transistor NPN, possiamo creare un circuito di scarico di corrente costante.
In tale progetto di circuito, la corrente di scarico del condensatore è indipendente dalla sua tensione.Ad esempio, supponendo che il valore VE del circuito sia 4,3 V (calcolato come 5v meno 0,7 V), quindi possiamo scoprire che IC (la corrente del collettore) è approssimativamente uguale a IE (la corrente dell'emettitore), calcolato come VE diviso daRe (resistenza di emettitore).Questo processo di calcolo si basa su una premessa importante: il triodo deve funzionare nell'area di amplificazione, ovvero IC = βIB deve essere soddisfatto.Considerando che il valore generale di β è nell'ordine di 100 volte, IE può essere considerato approssimativamente uguale all'IC.
3. Processo di soluzione del circuito a triodo
Durante la progettazione e l'analisi dei circuiti a transistor, di solito seguiamo i seguenti passaggi: prima supponiamo che il transistor funzioni nella regione di amplificazione e soddisfi le condizioni di ic = βib e ic≈ie;quindi dedurre inversamente UCE (la tensione tra il collettore e l'emettitore) in base ai risultati del calcolo) è ragionevole per determinare se le ipotesi precedenti sono vere.Ad esempio, supponendo che la tensione attraverso il condensatore sia 10 V, possiamo calcolare l'UCE per essere 5,7 V, il che a sua volta dà a RCE un valore di 5,7k ohm.Ciò significa che regolando RCE a 5,7k ohm, il transistor può mantenere la corrente di scarica del condensatore a 1Ma.Allo stesso modo, quando la tensione del condensatore è 8V, UCE è 3,7 V e RCE è 3,7k ohm, quindi la corrente di scarica è ancora mantenuta a 1Ma.
Tuttavia, quando la tensione del condensatore scende al di sotto di una certa soglia, come 3V, scopriremo che il risultato calcolato di UCE diventa un valore negativo (-1,3 V), che è ovviamente irragionevole.Ciò dimostra che anche se RCE scende a 0 ohm, la condizione di ic = βib non può essere soddisfatta.Pertanto, quando la tensione del condensatore scende al di sotto di 4,3 V, il transistor non opererà più nella regione di amplificazione ma entrerà nella regione di saturazione.Vale la pena notare che nelle applicazioni pratiche, la resistenza tra il collettore e l'emettitore non può essere ridotta a 0Ω, quindi il valore più basso di UCE può generalmente essere ridotto solo a circa 0,2 V.Questo valore è chiamato drop di tensione del tubo saturo.
4. Applicazione del transistor PNP nel circuito di ricarica della sorgente di corrente costante
Diversamente dai transistor NPN, per implementare un circuito di ricarica della sorgente di corrente costante, dobbiamo utilizzare i transistor PNP.Il principio di lavoro e la struttura del transistor PNP sono diversi da NPN, ma svolge un ruolo vitale nella realizzazione del circuito di ricarica della sorgente di corrente costante.In un transistor PNP, la direzione del flusso di corrente è opposta a quella di un transistor NPN, che fornisce una maggiore flessibilità nella progettazione di diversi tipi di circuiti elettronici.