Ein Bipolartransistor (BT) ist ein elektronisches Gerät, das zur Verstärkung und Umschaltung elektrischer Signale verwendet wird. Die Eingangsleistung in der OE-Schaltung ist die Beziehung zwischen Eingangsstrom und Eingangsspannung, wenn eine konstante Spannung an den Emitter des Transistors angelegt wird und der Kollektor und die Basis im offenen Zustand sind.
Das Funktionsprinzip eines Bipolartransistors nach der OE-Schaltung basiert darauf, dass bei der Versorgung der Eingangsspannung an die Basis ein elektrisches Feld erzeugt wird, das die Leitungsparameter zwischen dem Emitter und dem Kollektor ändert. Als Ergebnis dieser Änderung befindet sich die Basis zwischen zwei pn-Übergängen – dem pn-Emitter-Basis-Übergang und dem pn-Kollektor-Basis-Übergang. Dadurch kann der Transistor das Eingangssignal verstärken und am Ausgang ein verstärktes Signal ausgeben.
Die Eingangscharakteristik des OE-Schemas ermöglicht es Ihnen, die grundlegenden Parameter eines Bipolartransistors zu definieren: den Stromübertragungsfaktor (β) und die Schaltspannung (U).
Der Stromübertragungsfaktor (β) zeigt an, wie oft der Eingangsstrom an der Basis den Ausgangsstrom am Kollektor übersteigt. Je höher der β-Wert ist, desto höher ist die Verstärkung und desto besser ist die Leistung des Verstärkers.
Die Schaltspannung (U) ist die minimale Spannung, bei der der Transistor als Verstärker zu arbeiten beginnt. Bei niedriger Spannung fließt kein Strom, und wenn Sie die U überschreiten, beginnt der Strom zu fließen.
Die Eingangskennlinie eines Bipolartransistors in der OE-Schaltung ist ein wichtiges Merkmal, mit dem Sie bestimmen können, wie der Transistor im Verstärkungs- oder Schaltmodus arbeitet. Das Studium und die Analyse dieser Eigenschaft hilft Ingenieuren und Elektronikern, die am besten geeigneten Parameter des Transistors für eine bestimmte Aufgabe auszuwählen und einen qualitativ hochwertigen Betrieb des Geräts sicherzustellen.
Definition und Zweck
Die Zuordnung der Eingangseigenschaften besteht darin, die Grenzen des Betriebsmodus des Transistors zu bestimmen und seine Verstärkungseigenschaften zu bewerten. Das Eingangsmerkmalgerät ermöglicht es Ihnen, die Abhängigkeit des Kollektorstroms von der Basisspannung zu untersuchen und den Eingangswiderstand des Transistors zu bestimmen.
Diese Daten sind für die Einstellung und Berechnung der Eingangsschaltung des Verstärkers sowie für die Auswahl und Auswahl der optimalen Betriebsarten des Bipolartransistors erforderlich.
Struktur eines Bipolartransistors
Bei der Bildung der Struktur des Transistors werden zwei PN-Übergänge gebildet: die Emitter-Basis und die Kollektorbasis. Die Halbleiterschichten sind durch eine dünne Oxidschicht oder einen Film getrennt, um elektrischen Kontakt zwischen den Schichten zu vermeiden und Stromlecks zu minimieren.
Die Funktionen jeder Schicht im Bipolartransistor sind wie folgt:
- Emitter - dient als Quelle von Elektronen oder Löchern, die zum Basisstrom beitragen.
- Basis - steuert den Strom eines Bipolartransistors.
- Kollektor - sammelt Elektronen oder Löcher, die von einem Emitter oder einer Basis übertragen werden.
Der Typ des Transistors (Elektronenpaar oder Löcher) und sein Funktionsprinzip werden durch den Typ des Halbleitermaterials und die Übergangstypen bestimmt.
Funktionsprinzip des Transistors nach der OE-Schaltung
Das Grundprinzip des Transistors nach der OE-Schaltung besteht darin, den durch den Kollektor strömenden Strom über die Basis zu steuern. Wenn das Steuersignal an die Basis gesendet wird, schaltet sich der Transistor ein, wodurch Strom vom Emitter zum Kollektor geleitet wird.
Die Aufnahme des Transistors in der OE-Schaltung erfolgt wie folgt:
- Wenn eine positive Spannung an die Basis angelegt wird, bildet sich ein elektrisches Feld in der Basis, das die darin befindlichen Elektronen verschiebt.
- Die Verschiebung der Elektronen führt zur Bildung von Elektronenlochpaaren in der Basis.
- Der Elektronenstrom beginnt im Bereich der Basis zu fließen und verschiebt sich vom Emitter zum Kollektor.
- Der Elektronenstrom, der durch den Kollektor fließt, wird verstärkt und tritt in den Ausgang ein.
Somit wirkt der Transistor in der OE-Schaltung als Stromverstärker und leitet einen größeren Strom durch den Kollektor, als er durch die Basis fließt. Der Wert des Ausgangsstroms hängt vom Wert des Eingangsstroms pro Basis und vom Verstärkungsfaktor des Transistors ab.
Das Funktionsprinzip eines Bipolartransistors nach OE-Schaltung wird häufig in der Elektronik verwendet, um verschiedene Arten von Verstärkern, Schaltgeräten und anderen Geräten zu erzeugen.
Die ursprüngliche Eigenschaft des Transistors
Die ursprüngliche Eigenschaft eines Bipolartransistors hat folgende Merkmale:
- Wenn die Kollektor-Emitter-Spannung ansteigt, ist der Kollektorstrom IC zuerst wächst es ungefähr linear, erreicht dann eine Sättigung und bleibt fast konstant. Dies ist auf das Vorhandensein von zwei Strommechanismen zurückzuführen: Diffusions- und Emissionsmechanismen.
- Im Anfangsteil des Merkmals (im Bereich des aktiven Modus) ist die Abhängigkeit IC-UCE ist in der Nähe von linear, wodurch der Transistor als Verstärker für kleine Signale verwendet werden kann.
- Die Sättigung ist durch einen nahezu konstanten I-Wert gekennzeichnetC wenn U vergrößert wirdCE. Im gesättigten Modus kann der Transistor als Schlüssel zum Umschalten großer Ströme verwendet werden.
Die Quellcharakteristik des Transistors ermöglicht es, den Glühpunkt, den Sättigungspunkt und den Schnittpunkt zu bestimmen. Die Bestimmung dieser Punkte ermöglicht es, den optimalen Betriebsmodus des Transistors zu wählen und Schäden durch unsachgemäßen Betrieb zu vermeiden.
Emittercharakteristik des Transistors
Der Echolot des Transistors hat eine inverse logarithmische Form und besteht aus mehreren Arbeitsbereichen. Am Anfang des Diagramms, bei kleinen Spannungswerten zwischen Emitter und Basis (UBE), der Kollektorstrom (IC) ist klein und steigt langsam an. Dieser Bereich wird als aktiv bezeichnet.
Mit zunehmender Spannung UBE der Kollektorstrom beginnt schnell zu wachsen, und das Diagramm nimmt eine steilere Steigung an. In diesem Bereich arbeitet der Transistor als Hochfrequenzverstärker mit Rückkopplung.
Weitere U-VergrößerungBE führt zu einer Stromsättigung des Kollektors (IC), und der Graph wird fast horizontal. Dies ist der Sättigungsbereich.
Die Grafik zeigt auch den Bereich der Basenstromsättigung (IB) an, der von oben und unten begrenzt ist. In diesem Bereich ist der Betrieb des Transistors instabil und kann zu Signalverzerrungen führen.
Die Emitter-Eigenschaft eines Transistors ist ein wichtiges Instrument zur Bestimmung der Betriebsparameter und zur Erkennung möglicher Fehler.
Eingangskennlinie des Transistors nach OE-Schaltung
Die Eingangskennlinie des Transistors nach der OE-Schaltung ist die Abhängigkeit des Eingangsstroms der Basis von der Kollektoremittereingangsspannung. Diese Eigenschaft wird verwendet, um den Betrieb des Transistors im Signalverstärkungsmodus zu analysieren.
Das Funktionsprinzip der Eingangsleistung nach der OE-Schaltung basiert auf der Versorgung eines Wechselsignals an den Emitter und der Anwendung von Gleichstrom- und Wechselspannung an den mit dem Kollektor verbundenen Stromkreis. Die Eingangsspannung am Kollektor-Emitter variiert, was wiederum zu Änderungen des Eingangsstroms der Basis führt. Die Eingangsstrom- und Spannungswerte können dann verwendet werden, um die Parameter des Transistors zu bestimmen und seine Verstärkungsfähigkeit zu bewerten.
Das Diagramm der Eingangsleistung eines Transistors in der OE-Schaltung zeigt normalerweise einen bipolaren Transistor, bei dem die Eingangsspannung V entlang der Abszissenachse verzögert wirdBE und auf der Achse des Ordinats ist der ihm entsprechende Eingangsstrom IB. Außerdem können verschiedene Werte der Gleichspannung V auf dem Diagramm angezeigt werdenCE. Durch die Form der Eingangsleistung können Rückschlüsse auf die Stromverstärkung des Transistors, seinen Betriebsmodus und den entsprechenden Offsetbereich gezogen werden.
Bildung einer Eingabeeigenschaft
Die Bildung der Eingangseigenschaften erfolgt durch Ändern der Basisspannung bei einer konstanten Spannung am Emitter und einem festen Kollektorstrom. Dabei muss Feedback berücksichtigt werden, um genauere Datenwerte zu erhalten.
Sie können mehrere Hauptbereiche im Diagramm der Eingabeeigenschaft hervorheben: den aktiven Bereich, die Sättigung und das Abschneiden. Im aktiven Bereich arbeitet der Transistor im Verstärkungsmodus, und eine Änderung der Spannung an der Basis führt zu einer proportionalen Änderung des Kollektorstroms. In der Sättigung befindet sich der Transistor in einem gesättigten Betriebsmodus, und eine weitere Erhöhung der Spannung an der Basis führt nicht zu einer Erhöhung des Kollektorstroms. Im Cutoff befindet sich der Transistor im offenen Zustand und leitet keinen Kollektorstrom.
Die Bildung einer Eingangseigenschaften ist ein wichtiger Teil der Untersuchung eines Bipolartransistors nach einer OE-Schaltung. Es ermöglicht Ihnen, die Werte der Parameter des Transistors in verschiedenen Betriebsmodi zu bestimmen und ihn effektiv in Verstärkungs- und Schaltkreisen zu verwenden.
Die Abhängigkeit der Eingangseigenschaften von den Parametern des Transistors
Die Eingangsleistung eines Bipolartransistors in der OE-Schaltung zeigt die Abhängigkeit des Kollektorstroms (Ik) von der Eingangsspannung (UVC), dem konstanten Emitter-Strom (Ie) und dem stationären Basisstrom (Ib) an.
Die Eingangskennlinie hängt von einer Reihe von Parametern des Transistors ab, einschließlich der Kollektorstromverstärkung zum Basisstrom (β), des Basis-Emitter-Gleichstromkoeffizienten (βp) und des Basiswiderstands (Rb).
Wenn der Basis-Emitter-Gleichstromkoeffizient und der Basiswiderstand erhöht werden, wird die Eingangskennlinie glatter, wodurch Verzerrungen reduziert und der Betrieb des Transistors verbessert wird.
Die Eingangskennlinie des Transistors nach dem OE-Schema wird oft als Diagramm oder Tabelle dargestellt, wobei die Spannung am Eingang entlang der Abszissenachse und der Kollektorstrom entlang der Ordinatenachse abgelegt wird. Auf diese Weise können Sie die Abhängigkeit untersuchen und verschiedene Analysemethoden anwenden, um die Parameter des Transistors zu bestimmen und in verschiedenen Modi zu arbeiten.
| Eingangsspannung (UVC), V | Kollektorstrom (Ik) und |
|---|---|
| 0 | 0 |
| 0.2 | 0.1 |
| 0.4 | 0.2 |
| 0.6 | 0.3 |
| 0.8 | 0.4 |
| 1.0 | 0.5 |
Die folgende Tabelle ist ein Beispiel für die Eingangsleistung eines Transistors in einem OE-Schema, in dem die Werte des Kollektorstroms bei verschiedenen Eingangsspannungen gezeigt werden.
