1. Podstawowe pojęcia i zasady triodów
Tranzystor, jako kluczowy członek rodziny tranzystorowej, odgrywa niezbędną rolę w obwodach elektronicznych.Zawiera trzy podstawowe części: podstawę, emiter i kolektor.Tutaj skupiamy się głównie na tranzystorach NPN.Podstawową cechy tranzystora NPN można opisać za pomocą równoważnego obwodu, w którym połączenie między podstawą a emiterem jest równoważne z diodą, a połączenie między kolektorem a emiterem można uznać za regulację rezystor.Rezystancja tego rezystora jest bardzo zróżnicowana, od kilku omów do nieskończoności (stan otwartego obwodu).
Przed omówieniem musimy wyjaśnić charakterystyczne równanie tranzystora NPN: IC = βIB.W tym równaniu IB reprezentuje prąd od podstawy do emitera, IC jest prądem od kolekcjonera do emitera, a β jest współczynnikiem amplifikacji triody.Ta wielokrotność jest stała określona na podstawie procesu produkcyjnego, a jego wartość jest zwykle między dziesiątkami a setkami.Należy jednak zauważyć, że trioda osiąga ten efekt amplifikacji, dostosowując równoważną oporność (RCE) między kolektorem a emiterem.Gdy RCE jest dostosowywane do wyjątkowo niskiej wartości, ale nadal nie może osiągnąć IC = βIB, nazywamy to stanem „nasycenia”;I odwrotnie, gdy RCE jest dostosowywane do wyjątkowo wysokiej wartości, ale nadal nie może osiągnąć IC = βIB, nazywa się to stanem „odcięcia”.Idealnie, tranzystor powinien działać w regionie amplifikacji, to znaczy stan IC = βib.
2. Konstrukcja i analiza obwodu rozładowania prądu Tranzystor NPN
W projekcie obwodów elektronicznych zastosowanie stałego prądu jest kluczowe.Przykładem konwencjonalnego obwodu rozładowania kondensatora, prąd rozładowania IC = UC/R, gdzie UC reprezentuje napięcie kondensatora.Ponieważ napięcie kondensatora maleje z czasem, tradycyjny prąd rozładowania nie jest stały.Jednak za pomocą tranzystorów NPN możemy zbudować stały obwód rozładowania prądu.
W takim projekcie obwodu prąd rozładowania kondensatora jest niezależny od jego napięcia.Na przykład, zakładając, że wartość VE obwodu wynosi 4,3 V (obliczona jako 5 V minus 0,7 V), możemy stwierdzić, że IC (prąd kolektora) jest w przybliżeniu równy IE (prąd emitera), obliczony jako VE podzielony przez VE wedługRE (rezystor emitera).Ten proces obliczeniowy opiera się na ważnej przesłance: trioda musi działać w obszarze wzmocnienia, to znaczy IC = βIB musi być spełniony.Biorąc pod uwagę, że ogólna wartość β jest rzędu 100 razy, IE można uznać za w przybliżeniu równą IC.
3. Proces rozwiązania obwodu triodowego
Podczas projektowania i analizowania obwodów tranzystorowych zwykle wykonujemy następujące etapy: Najpierw zakładamy, że tranzystor działa w obszarze amplifikacji i spełnia warunki IC = βIB i IC~;Następnie odwrotnie wydedukuj UCE (napięcie między kolektorem a emiterem) na podstawie wyników obliczeń) jest uzasadnione, aby ustalić, czy poprzednie założenia są prawdziwe.Na przykład, zakładając, że napięcie na kondensatorze wynosi 10 V, możemy obliczyć UCE na 5,7 V, co z kolei daje RCE wartość 5,7 K omów.Oznacza to, że dostosowując RCE do 5,7 K omów, tranzystor może utrzymać prąd rozładowania kondensatora przy 1mA.Podobnie, gdy napięcie kondensatora wynosi 8 V, UCE wynosi 3,7 V, a RCE wynosi 3,7 K omów, dzięki czemu prąd rozładowania jest nadal utrzymywany przy 1mA.
Jednak gdy napięcie kondensatora spadnie poniżej określonego progu, takiego jak 3v, stwierdzamy, że obliczony wynik UCE staje się wartością ujemną (-1,3 V), co jest oczywiście nieuzasadnione.Pokazuje to, że nawet jeśli RCE spadnie do 0 omów, stanu IC = βIB nie można spełnić.Dlatego, gdy napięcie kondensatora spadnie poniżej 4,3 V, tranzystor nie będzie już działał w obszarze amplifikacji, ale wejdzie do regionu nasycenia.Warto zauważyć, że w praktycznych zastosowaniach oporność między kolektorem a emiterem nie można zmniejszyć do 0Ω, więc najniższa wartość UCE można ogólnie zmniejszyć do około 0,2 V.Wartość ta nazywa się nasyconym spadkiem napięcia rurki.
4. Zastosowanie tranzystora PNP w stałym obwodzie ładowania źródła prądu
W odniesieniu do tranzystorów NPN, aby zaimplementować stały obwód ładowania źródła, musimy użyć tranzystorów PNP.Zasada pracy i struktura tranzystora PNP różnią się od NPN, ale odgrywa ona istotną rolę w realizacji stałego obwodu ładowania źródła prądu.W tranzystorze PNP kierunek przepływu prądu jest przeciwny do kierunku tranzystora NPN, który zapewnia większą elastyczność w projektowaniu różnych rodzajów obwodów elektronicznych.