Características dos transistores bipolares

No final da parte anterior do artigo, foi feita uma "descoberta". Seu significado é que uma pequena corrente de base controla uma grande corrente de coletor. Esta é precisamente a propriedade principal. transistor, sua capacidade de amplificar sinais elétricos. Para continuar a narração adicional, é necessário entender quão grande é a diferença dessas correntes e como esse controle ocorre.

Para lembrar melhor o que está sendo discutido, a Figura 1 mostra um transistor n-p-n com fontes de alimentação para os circuitos base e coletor conectados a ele. Este desenho já foi mostrado. na parte anterior do artigo.

Uma pequena observação: tudo o que é dito sobre o transistor da estrutura n-p-n é bastante verdadeiro para o transistor p-n-p. Somente neste caso a polaridade das fontes de energia deve ser revertida. E na própria descrição, "elétrons" devem ser substituídos por "orifícios", onde quer que ocorram. Porém, atualmente, os transistores da estrutura n-p-n são mais modernos, mais demandados, portanto, é principalmente sobre eles que são informados.

Figura 1

Transistor de baixa potência. Tensões e correntes

A tensão aplicada à junção do emissor (como a junção base-emissor é comumente chamada) é baixa para transistores de baixa potência, não superior a 0,2 ... 0,7V, o que permite criar uma corrente de várias dezenas de microamperes no circuito base. A dependência da corrente de base na tensão de base - o emissor é chamado característica de entrada do transistor, que é removido a uma tensão fixa do coletor.

Uma tensão da ordem de 5 ... 10 V é aplicada à junção do coletor de um transistor de baixa potência (isto é para a nossa pesquisa), embora possa ser mais. Em tais tensões, a corrente do coletor pode variar de 0,5 a várias dezenas de miliamperes. Bem, dentro da estrutura do artigo, nos restringiremos a tais quantidades, pois acredita-se que o transistor seja de baixa potência.

Características de transmissão

Como mencionado acima, uma pequena corrente de base controla uma grande corrente de coletor, como mostra a Figura 2. Deve-se notar que a corrente de base no gráfico é indicada em microamperes e a corrente de coletor em miliamperes.

Figura 2

Se você monitorar cuidadosamente o comportamento da curva, poderá ver que, para todos os pontos do gráfico, a proporção entre a corrente do coletor e a corrente base é a mesma. Para fazer isso, basta prestar atenção nos pontos A e B, para os quais a razão entre a corrente do coletor e a corrente base é exatamente 50. Essa será a ACELERAÇÃO ATUAL, indicada pelo símbolo h21e - ganho de corrente.

h21e = Ik / Ib.

Conhecendo essa razão, não é difícil calcular a corrente do coletor Ik = Ib * h21e

Mas em nenhum caso você deve pensar que o ganho de todos os transistores é exatamente 50, como na Figura 2. De fato, dependendo do tipo de transistor, ele varia de unidades a várias centenas e até milhares!

Se você precisa conhecer o ganho de um transistor específico que está sobre sua mesa, isso é bastante simples: os multímetros modernos, em regra, têm um modo de medição h21e. A seguir, explicaremos como determinar o ganho usando um amperímetro convencional.

A dependência da corrente do coletor na corrente base (Figura 2) é chamada resposta do transistor. A Figura 3 mostra uma família de características de transferência de um transistor quando é ligado de acordo com um circuito com OE. As características são obtidas a uma tensão coletor-emissor fixa.

Figura 3. A família de características de transferência do transistor, quando é ligado de acordo com o esquema com OE

Se você olhar atentamente para esta família, poderá tirar várias conclusões.Primeiro, a característica de transferência é não linear, é uma curva (embora exista uma seção linear no meio da curva). É essa curva que leva à distorção não linear se o transistor for usado para amplificar um sinal, por exemplo, um sinal de áudio. Portanto, é necessário "deslocar" o ponto de operação do transistor para uma parte linear da característica.

Em segundo lugar, as características tomadas em diferentes tensões Uke1 e Uke2 são equidistantes (equidistantes uma da outra). Isso permite concluir que o ganho do transistor (determinado pelo ângulo da curva em relação ao eixo das coordenadas) não depende da tensão do coletor-emissor.

Em terceiro lugar, as características não começam na origem. Isso sugere que, mesmo com corrente de base zero, alguma corrente flui através do coletor. Esta é exatamente a corrente inicial, que foi descrita na parte anterior do artigo. A corrente inicial para as duas curvas é diferente, o que indica que depende da tensão no coletor.

Como remover a característica de transferência

A maneira mais fácil de remover essa característica é se você ligar o transistor de acordo com o circuito mostrado na Figura 4.

Figura 4

Ao girar o botão do potenciômetro R, uma corrente de base Ib muito pequena pode ser alterada, o que também levará a uma mudança proporcional na grande corrente de coletor Ik. Um processo “criativo” como a rotação do botão do potenciômetro sugere involuntariamente: “É possível automatizar esse processo de torção do botão de alguma forma?” Acontece que você pode.

Para fazer isso, em vez de um potenciômetro, basta conectar uma fonte de tensão alternada, por exemplo, um microfone de carbono, um circuito oscilante de uma antena ou um detector de um receptor, das baterias EB-e em série. Então essa tensão alternada controlará a corrente do coletor do transistor, como mostrado na Figura 5.

Figura 5

Nesse circuito, a bateria EB-e atua como uma fonte de polarização para o ponto de operação do transistor e o sinal de tensão CA será amplificado. Se você aplicar um sinal alternado, por exemplo, um sinusóide, sem viés, os semi-ciclos positivos abrirão o transistor e, possivelmente, até amplificarão.

Mas os semi-ciclos negativos simplesmente fecham o transistor, para que eles não apenas não amplifiquem, como também não passem pelo transistor. É quase o mesmo que se você conectar o alto-falante através de um diodo: em vez de músicas e vozes agradáveis, você pode ouvir sons estranhos.

Mas muitas vezes eles amplificam a corrente direta, enquanto o transistor trabalha em um modo de chave, como um relé. Esta aplicação é mais frequentemente encontrada em circuitos digitais. No próximo artigo, é com o modo de chave, como o mais simples e mais compreensível, que começaremos a considerar os vários modos de operação do transistor.

Circuitos de comutação de transistor

Figura 6. Circuitos de comutação de transistor

Até agora, em todas as figuras, o transistor nos parecia três quadrados com as letras n e p. Na Figura 6a, o transistor é mostrado como em um circuito elétrico real. A polaridade da conexão de tensão, os nomes dos eletrodos, a base e as correntes do emissor são mostrados imediatamente. E na Figura 6b, na forma de um design de dois diodos, que geralmente é usado ao testar um transistor com um multímetro.