Triodinių tranzistorių pranašumai stiprinimo grandinėse

Pagrindinis darbo principas
Tranzistoriai, taip pat žinomi kaip tranzistoriai, daugiausia skirstomi į du tipus: NPN ir PNP. Jie susideda iš trijų sričių: emiterio (E), bazės (B) ir kolektoriaus (C). Taikant skirtingas įtampas tarp šių trijų sričių, tranzistorius gali pasiekti tokias funkcijas kaip signalo stiprinimas, perjungimas ir virpesiai.

Pagrindinė struktūra
NPN tipas:sudarytas iš dviejų N tipo puslaidininkių ir vieno P tipo puslaidininkio, o srovė teka iš emiterio į kolektorių.

PNP tipas:sudarytas iš dviejų P tipo puslaidininkių ir vieno N tipo puslaidininkio, o srovė teka iš kolektoriaus į emiterį.

darbinė būklė
Stiprinimo būsena:Bazinė emiterio jungtis yra pakreipta į priekį, o kolektoriaus bazinė jungtis yra atvirkštinė. Šiuo metu tranzistorius veikia stiprinimo srityje.

Prisotinimo būsena:Tiek bazinio emiterio jungtis, tiek kolektoriaus bazinė jungtis yra nukreiptos į priekį, o tranzistorius yra visiškai laidus.

Atjungta būsena:Tiek bazinio emiterio jungtis, tiek kolektoriaus bazinė jungtis yra atvirkštinės, o tranzistorius yra visiškai išjungtas.

Pagrindiniai stiprinimo grandinių pranašumai
Tranzistoriai turi daug reikšmingų pranašumų stiprinimo grandinėse, dėl kurių jie plačiai naudojami įvairiuose elektroniniuose įrenginiuose.

Didelis pelnas
Tranzistoriaus srovės stiprinimas (vertė) paprastai yra didelis, todėl galima pasiekti reikšmingą signalo stiprinimą. Įprastos NPN ir PNP tranzistorių beta vertės yra nuo 100 iki 300, o tai reiškia, kad nedideli įvesties srovės pokyčiai gali sukelti reikšmingą srovės stiprinimą išėjime.

Didelė įėjimo varža ir maža išėjimo varža
Didelė įėjimo varža sumažina jos poveikį priekinės grandinės apkrovai, o maža išėjimo varža yra naudinga valdant galinę grandinę. Dėl šios charakteristikos tranzistorius labai tinka signalo stiprinimo ir suderinimo grandinėms.

Geras tiesiškumas
Dirbant stiprinimo srityje tranzistoriaus išėjimo charakteristikos kreivė yra artima tiesinei, o tai padeda išlaikyti pradinę signalo bangos formą ir sumažinti iškraipymus. Tai ypač svarbu apdorojant signalą didelio tikslumo garso stiprintuvuose ir tiksliuose matavimo prietaisuose.

Platus dažnio atsakas
Jis turi platų dažnio atsako diapazoną ir gali sustiprinti įvairius signalus nuo nuolatinės srovės iki aukšto dažnio. Šiuolaikiniai aukšto dažnio tranzistoriai gali veikti net GHz dažnių juostoje, todėl jie plačiai naudojami belaidžio ryšio ir RF grandinėse.

Geras stabilumas
Stabilios darbo charakteristikos ir geras prisitaikymas prie temperatūros ir įtampos pokyčių. Suprojektavus atitinkamas poslinkio grandines, galima dar labiau pagerinti tranzistorių stiprinimo grandinių stabilumą ir patikimumą.

Stiprinimo grandinių taikymo pavyzdžiai
Praktikoje yra įvairių tranzistorių stiprinimo grandinių formų, o toliau pateikiami keli įprasti taikymo pavyzdžiai:

Bendra emiterio stiprintuvo grandinė
Bendroji emiterio stiprintuvo grandinė yra viena iš labiausiai paplitusių tranzistorių stiprintuvų grandinių. Įvesties signalas įvedamas iš pagrindo, išėjimo signalas išimamas iš kolektoriaus, o emiteris įžeminamas. Ši grandinė turi didelę įtampą ir didelę įėjimo varžą, todėl tinka bendram signalo stiprinimui.

Bendra bazinio stiprintuvo grandinė
Bendroje bazinio stiprintuvo grandinėje įvesties signalas įvedamas iš emiterio, išėjimo signalas išimamas iš kolektoriaus, o bazė įžeminama. Ši grandinė turi mažą įėjimo varžą ir didelę išėjimo varžą, platų dažnio atsako diapazoną ir tinka aukšto dažnio signalo stiprinimui.

Kolektyvinio stiprinimo grandinė
Vienkartinė stiprintuvo grandinė taip pat žinoma kaip emiterio sekėjas. Įvesties signalas įvedamas iš pagrindo, išėjimo signalas išimamas iš emiterio, o kolektorius prijungiamas prie maitinimo šaltinio. Ši grandinė turi 1 įtampos padidėjimo, didelės įėjimo varžos ir mažos išėjimo varžos charakteristikas ir dažniausiai naudojama signalo buferiui ir varžos suderinimui.

Diferencialinio stiprinimo grandinė
Diferencinio stiprinimo grandinę sudaro du identiški tranzistoriai, kurie gali sustiprinti skirtumą tarp dviejų įvesties signalų, tuo pačiu slopindami bendrą triukšmą. Ši grandinė turi gerą bendrojo režimo atmetimo koeficientą ir didelę įėjimo varžą ir yra plačiai naudojama operaciniuose stiprintuvuose ir didelio tikslumo matavimo grandinėse.

Ateities plėtros kryptis
Nuolat tobulėjant elektroninėms technologijoms, tranzistorių stiprinimo grandinės taip pat nuolat diegiamos ir tobulėjamos. Ateities tyrimų ir taikymo kryptys daugiausia apima šiuos aspektus:

Naujos medžiagos ir nauji procesai
Tobulėjant puslaidininkinių medžiagų mokslui, naujų medžiagų, tokių kaip anglies nanovamzdeliai ir grafenas, taikymas dar labiau pagerins tranzistorių veikimą. Dėl naujojo gamybos proceso tranzistorius bus mažesnis, greitesnis ir sunaudos mažiau energijos.

Integracija ir miniatiūrizavimas
Šiuolaikiniams elektroniniams prietaisams keliami vis aukštesni dydžio ir energijos suvartojimo reikalavimai. Integruotos ir miniatiūrinės tranzistorių stiprinimo grandinės bus plačiai naudojamos įterptosiose sistemose, nešiojamuosiuose įrenginiuose ir mobiliuosiuose terminaluose.

Aukšto dažnio ir itin aukšto dažnio programos
Tobulėjant 5G ir milimetrinių bangų technologijai, aukšto dažnio ir itin aukšto dažnio tranzistorių paklausa ir toliau augs. Aukšto dažnio tranzistorių stiprinimo grandinės bus taikomos tokiose srityse kaip bevielis ryšys, radaras ir palydovinis ryšys.

Mažas energijos suvartojimas ir didelis efektyvumas
Atsižvelgiant į didėjantį energijos trūkumą, mažos galios ir didelio efektyvumo tranzistorių stiprinimo grandinės taps mokslinių tyrimų centru. Optimizavus grandinės dizainą ir medžiagų pasirinkimą, galima dar labiau sumažinti energijos suvartojimą, pagerinti efektyvumą ir pasiekti ekologišką elektroninę technologiją.

 

https://www.trrsemicon.com/transistor/small-signal-transistor/bav99-sot-23.html