Электровакуумный триод или лампу в радиоэлектронике сейчас встретишь не часто. А еще не так давно на блошиных рынках за ними велась настоящая охота, ведь без них черно-белые телевизоры не запустишь. В целом сейчас ее использование, ввиду ненадежности и структурной устарелости в современных устройствах ограничено лишь специальными лабораторными и инженерными аппаратами и приборами. Место электровакуумных триодов уверенно вытеснили такие компактные полупроводниковые элементы как полярные и биполярные транзисторы.

Это полупроводник в радиоэлектронике, предназначенный в первую очередь для того, чтобы усилить входной электрический сигнал, а именно его мощность. Биполярный в частности, как раз и стал альтернативой лампам за счет своей миниатюрности. Ведь электровакуумные аналогичные компоненты в несколько раз больше, а значит на плате они займут слишком много места. В эру, когда радиоэлементы становятся все более мелкими, использование современных усилителей является более целесообразным.

Отличия униполярных от биполярных

Униполярные усилители отличаются от своих «собратьев» разницей функционирования и эксплуатации. Полярные имеют выходные значения, работу которых генерирует электрополе. А вот, а таких как биполярные всем элементом управляет электроток. В последних как дырки, так и такие основные носителя заряда как электроны, и одни, и вторые задействованы в процессе усиления электросигнала.

Устройство биполярного транзистора

Подобный триод имеет в своем составе три основные части, в числе их:

Это свидетельствует о том, что в любом полупроводниковом усилителе главной комплектующей частью является p-n-переход: в полярном – он 1, а в биполярном – два. Эмиттер отвечает за запуск носителей заряда. Они в свою очередь задают эксплуатационный ток, движимый в коллектор – приемное устройство. База отвечает за напряжение, она подает его и управляет ее мощностью.

Чтобы визуализировать данный миниатюрный прибор и определить его среди десятка подобных микроустройств на плате радиоустройства, необходимо знать, что в нем есть две части, между которыми проложен полупроводник и база, являющаяся проводимостью обратного знака. Две части – это как раз эмиттер и коллектор, причем в последнем кристалл полупроводника намного больше. Если выдержана такая асимметрия, то и транзистор будет функционировать правильно и долговечно.

От разновидности проводимости трех основных составляющих БТ зависит тип транзистора - pnp транзистор или nnp. Принцип их деятельности практически зеркален, т.е. они работают почти одинаково, но с разной полярностью. То, какой выбрать, определяется показателями каждой вспомогательной схемы для сборки или другими характеристиками радиоэлементов.

Принцип работы биполярного транзистора

Эмиттер и коллектор подключаются к источнику постоянного питания, принимая на себя заряд и его носителей. Однако так нужные условия для работы БТ не создаются, поскольку база предотвращает свободное перемещение электронов. Чтобы этого избежать, на нее направляется напряжение, называемое смещение.
При этом начинает реагировать основной слой полупроводника – в нем протекают различные физико- и химикоактивные процессы, связанные с превращениями дырок и электронов или рекомбинацией. Так на базу подается ток небольшого номинала. Именно p-n-переходы с этого момента дают зеленый свет для протекания тока от одной стороны элемента к другому с усилением сигнала на выходе.

Режимы работы биполярного транзистора

Данный усилитель может работать в четырех основных для него режимах, но кроме них стоит также упомянуть о так называемом пятом, инверсном режиме. Он в практических целях зачастую не используется, однако в лабораторных и инженерных условиях очень часто применим для наблюдения за действиями полупроводников для описания в теоретических трудах. Поэтому для обычных радиолюбителей, да и для профессионалов, занимающихся сборкой и ремонтом электроники, он не пригодится.

Стоит остановится на объяснении первых четырех, в числе которых:

Первый применим в случае, если ток ниже 0,6 вольт. В этом случае разность потенциалов в базе и эмиттере низка, и p-n-переход закрыт. Тока в коллекторе также нет, ведь в основной слой не приходят свободные электроны. Так БТ и отсекает сигнал, оставаясь в состоянии отсечки, когда сигнал не усиливается. Т.е. цепь прервана.

Насыщение – наоборот, когда ток на максимально гранично возможных показателях, и при этом переходы открываются полностью. От мощности коллектора напрямую зависит сила получаемого тока: чем он больше, тем и значения в амперах. Этот режим активно применим в цифровой технике, ведь здесь биополярный усилитель выполняет роль ключа, находясь в замкнутой позиции.

Активный – основной режим работы, в котором БТ собственно и занимается усилением сигнала. Суммируя силу тока базы и коэффициент самого усиления можно сосчитать какую величину тока у коллектора, мы получим.

В барьерном БТ становится диодом с подключенным к нему последовательно резистором. Базу с коллектором объединяют, добиваясь небольшого сопротивления либо полного его отсутствия. Режим активно используется на производстве, когда необходимо уменьшить количество деталей и комплектующих. А также для устройств с высокой частотой.

Схемы включения биполярных транзисторов

Существуют три основных способа подключения усиливающего триода к цепи питания. Это схема:

Выбор одной из них определяется при помощи характеристик транзистора и его электрических свойств. Их необходимо подбирать под каждый определенный случай!

Включение с общей базой сулит значительное усиление напряжения, но не электрического тока. БТ при этом практически не взаимодействует с сигналами на высоких частотах. Такая позиция основных элементов триода зачастую востребована в таких бытовых приборах как СВЧ-печь и прочих на базе данного вида излучения.

Общий эмиттер дает самый возможно сильный входящий сигнал, т.е. с максимальным усилением. Это позволяет использовать эту схему зачастую.

Если необходимо добиться в буфферном усилителе или усилке согласования большего электрического тока, то необходимо использовать схему с общим коллектором. В этом случае как эмиттер, так и коллектор начнут работать в паре, иметь практически одинаковые показатели фаз на входе и выходе и высокое значение сопротивления в Омах на входном участке. Это так называемый, эмиттерный повторитель.

Основные характеристики биполярных транзисторов

К числу главных показательных характеристик современных биполярных усилителей на триодах стоит отнести:

Кстати, например, по частоте передачи тока биполярники подразделяются на:

А материалы, используемые для производства БТ, такие же, как и для светодиодов и прочих диодов, т.е. с кристаллической структурой. Такие усилители могут быть оснащены корпусом, если они используются в составе какой-либо бытовой, промышленной техники, а также и вовсе не иметь корпуса, если устанавливаются в крайне небольших устройствах на микросхемах или интегральных платах.

При работе с такими небольшими устройствами крайне важно соблюдать все нормы и правила техники безопасности, следить за правильностью схемы подключения, полярностью, силой тока, вольтажом. И использовать специальные инструменты, индивидуальные средства защиты и прочие изоляционные предметы, например, мультитул с увеличительной лампой-лупой. БТ часто применим в сфере генерации электрических колебаний в приборах.

Комментарии к статье "Что такое биполярный транзистор и в чем его особенность?"

  • 5

    Статья очень познавательная. Я до прочтения даже не знал о всех потенциалах биполярных транзисторов. Схемы подключения мне как начинающим радиоэлектронику, будут очень кстати, обязательно сохраню в закладки. Очень хотелось бы побольше столь подробных статей, с погружением в историю, читается с интересом.

    Оценка star star star star star

Оставьте свой комментарий







Оценка


Ошибка