Режимы работы биполярного транзистора
В зависимости от способа подключения р-n-переходов транзистора к внешним источникам питания он может работать в режиме отсечки, насыщения или активном режиме.
Режим отсечки
Режим отсечки транзистора получается тогда, когда эмиттерный и коллекторный p-n-переходы подключены к внешним источникам в обратном направлении (рис. 5). В этом случае через оба p-n-перехода протекают очень малые обратные токи эмиттера () и коллектора (). В этом случае говорят, что
транзистор полностью закрыт или просто закрыт.
Рис. 5 — Транзистор в режиме отсечки
Ток базы равен сумме этих токов и в зависимости от типа транзистора находится в пределах от единиц микроампер — мкА (у кремниевых транзисторов) до единиц миллиампер — мА (у германиевых транзисторов).
Режим насыщения
Если эмиттерный и коллекторный р-n-переходы подключить к внешним источникам в прямом направлении, транзистор будет находиться в режиме насыщения (рис. 6 ). Через эмиттер и коллектор транзистора потекут токи насыщения эмиттера () и коллектора (). Величина этих токов в много раз больше токов в режиме отсечки.
Рис. 6 — Транзистор в режиме насыщения
При этом ток коллектора перестаёт зависеть от тока базы. Он перестаёт
увеличиваться, даже если продолжать увеличивать ток базы. В этом случае
говорят, что транзистор полностью открыт или просто открыт. Чем глубже
мы уходим в область насыщения — тем больше ломается зависимость .
Внешне это выглядит так, как будто коэффициент β уменьшается.
Есть такое понятие, как коэффициент насыщения. Он
определяется как отношение реального тока базы (того, который у вас есть
в данный момент) к току базы в пограничном состоянии между активным
режимом и насыщением.
Режимы отсечки и насыщения используются при работе транзисторов в импульсных схемах и в режиме переключения.
Активный режим
При работе транзистора в активном режиме (нормальном активном режиме) эмиттерный переход включается в прямом, а коллекторный — в обратном направлениях (рис. 7).
В активном режиме ток базы в десятки и сотни раз меньше тока коллектора и тока эмиттера.
Для токов коллектора и эмиттера выполняется соотношение:
Рис. 7 — Транзистор в активном режиме
Величина h21Б называется статическим коэффициентом передачи тока эмиттера. Для современных транзисторов h21Б=0,90…0,998. Активный режим используется при построении транзисторных усилителей.
Инверсный активный режим
Если на эмиттерном переходе обратное смещение, а на коллекторном — прямое, то транзистор попадает в инверсный активный режим. Этот режим является довольно экзотическим и используется редко.
Несмотря на то, что на рисунках эмиттер не отличается от коллектора и по сути они должны быть равнозначны, на самом деле у них есть конструктивные отличия (например в размерах) и равнозначными они не являются. Именно из-за этой неравнозначности и существует разделение на «нормальный активный режим» и «инверсный
активный режим».
Барьерный режим
Иногда ещё выделяют пятый, так называемый, «барьерный режим». В этом случае база транзистора
закорочена с коллектором. По сути правильнее было бы говорить не о
каком-то особом режиме, а об особом способе включения. Режим тут вполне
обычный — близкий к пограничному состоянию между активным режимом и
насыщением. Его можно получить и не только закорачивая базу с
коллектором. В данном конкретном случае при таком
способе включения, как бы мы не меняли напряжение питания или нагрузку —
транзистор всё равно останется в этом самом пограничном режиме. То есть
транзистор в этом случае будет эквивалентен диоду.
Маркировка и цоколёвка
Данный прибор имеет структуру n — p — n . Выводы элемента слева-направо, при обращении лицевой части транзистора к нам(плоская сторона с маркировкой), имеют такой порядок – “коллектор-база-эмиттер”. Цоколёвку КТ3102 нужно знать и учитывать её при пайке прибора. Ошибка при пайке может повредить весь транзистор.
Маркировка транзисторов применяется для различия одного типа прибора от другого. Например, различия между типом А и Б. В случае КТ3102, маркировка имеет следующую структуру:
- Зелёный кружок на лицевой стороне означает тип транзистора. В нашем случае – КТ3102.
- Кружок сверху означает букву прибора (А, Б, В и т.д). Применяются следующие обозначения :
А – красный или бордовый. Б – жёлтый. В – зелёный. Г – голубой. Д – синий. Е – белый. Ж – тёмно-коричневый.
На некоторых приборах вместо цветовых обозначений, маркировка пишется словами. Например, 3102 EM. Подобные обозначения удобнее цветных.
Знание маркировки транзистора позволит правильно подобрать нужный элемент, согласно требуемым параметрам.
BC182 Datasheet (PDF)
..1. bc182 bc183 bc184.pdf Size:111K _motorola
MOTOROLAOrder this documentSEMICONDUCTOR TECHNICAL DATAby BC182/DAmplifier TransistorsBC182,A,BNPN SiliconBC183BC184COLLECTOR12BASE3EMITTER1MAXIMUM RATINGS23BC B
..2. bc182.pdf Size:47K _fairchild_semi
BC182NPN General Purpose Amplifier This device is designed for general purpose amplifier application at collector currents to 100mA. Sourced from process 10.TO-9211. Collector 2. Base 3. EmitterAbsolute Maximum Ratings TC=25C unless otherwise notedSymbol Parameter Value UnitsVCEO Collector-Emitter Voltage 50 VVCBO Collector-Base Voltage 60 VVEBO Emitter-Base Volt
..3. bc182 bc183 bc184.pdf Size:112K _cdil
Continental Device India LimitedAn ISO/TS 16949, ISO 9001 and ISO 14001 Certified CompanyBC182, A, BNPN SILICON PLANAR EPITAXIAL TRANSISTORSBC183, A, B, CBC184, B, CTO-92Plastic PackageFor Lead Free Parts, Device Part # will be Prefixed with EB «T»CAmplifier TransistorsABSOLUTE MAXIMUM RATINGS (Ta=25C)DESCRIPTION SYMBOL BC182 BC183 BC184 UNITSCollector Emitter
0.1. bc182l.pdf Size:26K _fairchild_semi
BC182LNPN General Purpose Amplifier This device is designed for general purpose amplifier application at collector currents to 100mA. Sourced from process 10.TO-9211. Emitter 2. Collector 3. BaseAbsolute Maximum Ratings TC=25C unless otherwise notedSymbol Parameter Value UnitsVCEO Collector-Emitter Voltage 50 VVCBO Collector-Base Voltage 60 VVEBO Emitter-Base Vol
0.2. bc182lb.pdf Size:27K _fairchild_semi
BC182LBNPN General Purpose Amplifier This device is designed for general purpose amplifier application at collector currents to 100mA. Sourced from process 10.TO-9211. Emitter 2. Collector 3. BaseAbsolute Maximum Ratings TC=25C unless otherwise notedSymbol Parameter Value UnitsVCEO Collector-Emitter Voltage 50 VVCBO Collector-Base Voltage 60 VVEBO Emitter-Base Vo
0.3. bc182b.pdf Size:27K _fairchild_semi
BC182BNPN General Purpose Amplifier This device is designed for general purpose amplifier application at collector currents to 100mA. Sourced from process 10.TO-9211. Collector 2. Base 3. EmitterAbsolute Maximum Ratings TC=25C unless otherwise notedSymbol Parameter Value UnitsVCEO Collector-Emitter Voltage 50 VVCBO Collector-Base Voltage 60 VVEBO Emitter-Base Vol
0.4. bc182-b.pdf Size:60K _onsemi
BC182, BC182BAmplifier TransistorsNPN SiliconFeatureshttp://onsemi.com These are Pb-Free Devices*COLLECTOR12BASEMAXIMUM RATINGS3Rating Symbol Value UnitEMITTERCollector-Emitter Voltage VCEO 50 VdcCollector-Base Voltage VCBO 60 VdcEmitter-Base Voltage VEBO 6.0 VdcTO-92Collector Current — Continuous IC 100 mAdcCASE 29Total Device Dissipation @ TA = 25C
Основные технические характеристики
У транзисторов серии C945 представлены такие технические характеристики (при температуре окружающей среды +25 °C,):
физические:
- принцип действия – биполярный;
- корпус ТО-92, SOT-23;
- материал корпуса – пластмасса;
- материал транзистора — аморфный кремний (amorphous silicon) Si;
электрические:
- проводимость – обратная (n-p-n);
- максимально допустимый коллекторный ток (Maximum Collector Current) IK макс (Ic max) 0,15 А или 150 мА (mA);
- максимальное допустимое напряжение между коллектором и эмиттером (Collector-Emitter Voltage) U КЭ макс. (VCEmax) не более 50 В (V);
- максимально допустимое обратном напряжении на коллекторном переходе, между коллектором и базой (Collector-Base Voltage) UКБ макс. (VCBmax) не более 60 В (V);
- максимальное допустимое напряжение между эмиттером и базой (Emitter-Base Voltage) UЭБ макс (VЕВ max) не более 5 В (V);
- напряжение насыщения коллектор-эмиттер (Collector-emitter saturation voltage) UКЭ.нас. (VCEsat) не более 0.3 В (V);
- граничная частота передачи тока (Current Gain Bandwidth Product) fгр (ft) от 100 до 450 МГц (MHz), при U КЭ = 6 В (V), IK = 10 мА (mA);
- максимальный обратный ток коллектора (Collector Cutoff Current) IКБО (ICBO) не более 0.01 мкА (µA), при U КБ макс. (VCBО ) = 60 В (V) и отключенном эммитере (ток эммитора IЭ (IE)=0);
- максимальный обратный ток эммитера (Emmiter Cutoff Current) IЭБО (IEBO) не более 0.01 мкА (µA), при U EБ макс. (VEBО ) = 5 В (V) и отключенном коллекторе (ток коллектора IК (IС)=0);
- максимальная мощность, рассеиваемая на коллекторе (Maximum Collector Dissipation) PK макс. (PC) 0,400 Вт (Watt) или 400 мВт (mW);
- максимальная температура хранения и эксплуатации (Max Storage & Operating temperature Should be) Tхран. (Tstr) от — 55 до + 150 °C.
- Коэффициент усиления по току (Minimum & maximum DC Current Gain) при UКЭ макс = 6 В (V) и IK макс = 1 мА (mA) находится в пределах от 70 до 700 Hfe.
Классификация по Hfe
Наименование | Коэффициент Hfe |
---|---|
С945-Y | 120-240 |
С945-O | 70-140 |
С945-R | 90-180 |
С945-Q | 135-270 |
С945-P | 200-400 |
C945-K | 300-600 |
C945-G | 200-400 |
C945-GR | 200-400 |
C945-BL | 350-700 |
C945-L (SOT-23) | 120-200 |
C945-H (SOT-23) | 200-400 |
Точное значение Hfeсмотрите в даташите производителя, предварительно посмотрев буквы находящиеся в конце маркировки транзистора. Например у c945O Electronic Manufacturer Hfe характеристика находится в пределах от 70-140, а у С945R Stanson Technology от 90-180.
Транзисторы биполярные в корпусе SOT-23
SMD транзисторы. Маркировка и взаимозамена SMD-транзисторов. Как по маркировке правильно определить тип установленного в плату SMD- прибора, быстро и точно найти замену, подскажет предлагаемый материал. Можно спорить о частоте таких совпадений, но они нередки и встречаются даже среди продукции одной фирмы. Различить такие совпадения может только опытный человек по окружающим компонентам обвески и схеме включения. А пока встречаются элементы, корпус которых имеет стандартные размеры, но нестандартное название.
Корпуса с одним и тем же названием могут иметь разную высоту. В табл. Большинство из SMD-транзисторов можно заменить на их аналоги, а также на обычные дискретные транзисторы, зная электрические характеристики возможных замен. Таблица 3. Маркировка некоторых SMD-транзисторов и аналог для замены. Обозначение на корпусе. Тип транзистора.
Аналог по электрическим. В СА. MMBCF3 -. В таблице представлен далеко не полный список активных приборов в SMD- корпусах. Данные по SMD-транзисторам можно найти самостоятельно, обратившись к справочной литературе. Маркировка и электрические характеристики некоторых SMD-транзисторов широкого применения. U кэ откр. F гр МГц. SOT Маркировка транзисторных SMD-сборок. Маркировка некоторых высоковольтных SMD-транзисторов.
Коэффициент передачи. Тип прибора. SST «. Сейчас на сайте: гостей 3 роботов. Новые пользователи: Administrator. Всего пользователей: 1.
Подписка на новости. Все для радиолюбителя. Для тебя. Пользователи : 1 Статьи : Просмотры материалов : Подписка на новости Все для радиолюбителя. Маркировка некоторых SMD-транзисторов и аналог для замены Обозначение на корпусе. Аналог по электрическим характеристикам. U кэ откр В. I к const mA. Коэффициент передачи на МГц.
Граничная частота.
Разная реакция на нагрев
У биполярных транзисторов температурный коэффициент сопротивления коллектор-эмиттер отрицательный (т. е. с ростом температуры сопротивление уменьшается и ток коллектор — эмиттер растет). У полевых транзисторов все наоборот — температурный коэффициент сток-исток положительный (с ростом температуры сопротивление растет, и ток сток-исток уменьшается).
Важное следствие из этого факта — если биполярные транзисторы нельзя просто так включать параллельно (с целью умощнения), без токовыравнивающих резисторов в цепи эмиттера, то с полевыми все намного проще — благодаря автобалансировке тока сток-исток при изменении нагрузки/нагрева — их можно свободно включать параллельно без выравнивающих резисторов. Это связано с температурными свойствами p-n перехода и простого полупроводника p- или n-типа
По этой причине у полевых транзисторов гораздо реже случается необратимый выходной тепловой пробой, чем у биполярных.
Так для достижения высоких показателей коммутационных токов, можно легко набрать составной ключ из нескольких параллельных полевых транзисторов, что и используется много где на практике, например в инверторах.
А вот биполярные транзисторы нельзя просто так параллелить, им нужны обязательно токовыравнивающие резисторы в цепях эмиттеров. Иначе, из-за разбаланса в мощном составном ключе, у одного из биполярных транзисторов рано или поздно случится необратимый тепловой пробой. Полевым составным ключам названная проблема почти не грозит. Эти характерные тепловые особенности связаны со свойствами простого n- и p-канала и p-n перехода, которые кардинально отличаются.
Устройство и принцип действия
Транзистор — электронный полупроводник, состоящий из 3 электродов, одним из которых является управляющий. Транзистор биполярного типа отличается от полярного наличием 2 типов носителей заряда (отрицательного и положительного).
Отрицательные заряды представляют собой электроны, которые высвобождаются из внешней оболочки кристаллической решетки. Положительный тип заряда, или дырки, образуются на месте высвобожденного электрона.
Устройство биполярного транзистора (БТ) достаточно простое, несмотря на его универсальность. Он состоит из 3 слоев проводникового типа: эмиттера (Э), базы (Б) и коллектора (К).
Эмиттер (от латинского «выпускать») — тип полупроводникового перехода, основной функцией которого является инжекция зарядов в базу. Коллектор (от латинского «собиратель») служит для получения зарядов эмиттера. База является управляющим электродом.
Слои эмиттерный и коллекторный почти одинаковые, однако отличаются степенью добавления примесей для улучшения характеристик ПП. Добавление примесей называется легированием. Для коллекторного слоя (КС) легирование выражено слабо для повышения коллекторного напряжения (Uк). Эмиттерный полупроводниковый слой легируется сильно для того, чтобы повысить обратное допустимое U пробоя и улучшить инжекцию носителей в базовый слой (увеличивается коэффициент передачи по току — Kт). Слой базы легируется слабо для обеспечения большего сопротивления (R).
Переход между базой и эмиттером меньший по площади, чем К-Б. Благодаря разнице в площадях и происходит улучшение Кт. При работе ПП переход К-Б включается со смещением обратного типа для выделения основной доли количества теплоты Q, которое рассеивается и обеспечивает лучшее охлаждение кристалла.
Быстродействие БТ зависит от толщины базового слоя (БС). Эта зависимость является величиной, изменяющейся по обратно пропорциональному соотношению. При меньшей толщине — большее быстродействие. Эта зависимость связана с временем пролета носителей заряда. Однако при этом снижается Uк.
Между эмиттером и К протекает сильный ток, называемый током К (Iк). Между Э и Б протекает ток маленькой величины — ток Б (Iб), который используется для управления. При изменении Iб произойдет изменение Iк.
У транзистора два p-n перехода: Э-Б и К-Б. При активном режиме Э-Б подключается со смещением прямого типа, а подключение К-Б происходит с обратным смещением. Так как переход Э-Б находится в открытом состоянии, то отрицательные заряды (электроны) перетекают в Б. После этого происходит их частичная рекомбинация с дырками. Однако большая часть электронов достигает К-Б из-за малой легитивности и толщины Б.
В БС электроны являются неосновными носителями заряда, и электромагнитное поле помогает им преодолеть переход К-Б. При увеличении Iб произойдет расширение открытия Э-Б и между Э и К пробежит больше электронов. При этом произойдет существенное усиление сигнала низкой амплитуды, т. к. Iк больше, чем Iб.
Смотрите это видео на YouTube
Для того чтобы проще понять физический смысл работы транзистора биполярного типа, нужно ассоциировать его с наглядным примером. Нужно предположить, что насос для закачки воды является источником питания, водопроводный кран — транзистором, вода — Iк, степень поворота ручки крана — Iб. Для увеличения напора нужно немного повернуть кран — совершить управляющее действие. Исходя из примера можно сделать вывод о простом принципе работы ПП.
Однако при существенном увеличении U на переходе К-Б может произойти ударная ионизация, следствием которой является лавинное размножение заряда. При комбинации с тоннельным эффектом этот процесс дает электрический, а с увеличением времени и тепловой пробой, что выводит ПП из строя. Иногда тепловой пробой наступает без электрического в результате существенного увеличения тока через выход коллектора.
Кроме того, при изменении U на К-Б и Э-Б меняется толщина этих слоев, если Б тонкая, то происходит эффект смыкания (его еще называют проколом Б), при котором происходит соединение переходов К-Б и Э-Б. В результате этого явления ПП перестает выполнять свои функции.
lm7812 стабилизатор 12 В
Стабилизатор напряжения 7812 изменяет напряжение величиной до 20 В в . Этот прибор часто использовался для создания стабильного напряжения работы устройств низкого напряжения: усилителя звука, микроконтроллеров, осветительных ламп.
На входной каскад можно подключить нестабильную величину напряжения, и даже переменное значение. LM 7812 является стабилизатором, входящим в серию микросхем 78хх. Они отличаются лишь напряжением выхода, остальные параметры остаются прежними.
Для лучшего отвода тепла прикрепляют охлаждающий радиатор к корпусу стабилизатора. Его можно снять от старых устройств с платы. Вместо радиатора можно использовать жесть от банок, нарезав ее полосками, и просверлив в них отверстия для крепления на винт.
На смену популярной отечественной линейке КРЕНхх пришёл импортный стабилизатор на микрохеме L7812 (или просто 7812). Его схема включения не изменилась, да и характеристики улучшились незначительно. Подробнее смотрите в даташите к нему.
Транзисторы КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г, КТ315Д, КТ315И, КТ315Ж.
Т ранзисторы КТ315 — кремниевые, маломощные высокочастотные, структуры — n-p-n. Корпус пластиковый — желтого, красного, темно — зеленого, оранжевого цветов. Масса — около 0,18г. Маркировка буквенно — цифровая, либо буквенная. Цоколевка легко определяется с помощью буквы, обозначающей подкласс транзистора. Она распологается напротив вывода эмиттера. Вывод коллектора — посередине, базы — оставшийся, крайний.
Наиболее широко распространенный отечественный транзистор. При изготовлении КТ315 впервые массово была применена планарно — эпитаксиальная технология. На пластине из материала n — проводимости формировался участок базы, проводимостью — p, затем, уже в нем — n участок эмиттера. Эта технология способствовала значительному удешевлению производства, при меньшем разбросе параметрических характеристик, по тому времени — довольно высоких.
Благодаря плоской форме корпуса и выводов КТ315 хорошо подходит для поверхностного монтажа. Таким образом, применение КТ315 позволило в свое время значительно уменьшить размеры элементов ТТЛ советских ЭВМ второго поколения. Область применения КТ315 черезвычайно широка, кроме элементов логики это — низкочастотные, среднечастотные, высокочастотные усилители, генераторы, все что сотавляло основу огромного количества бытовых и промышленных электронных устройств советской эпохи.
Разработка КТ315 была отмечена в 1973 г. Государственной премией СССР. Примечательно, что КТ315 до сих пор производятся в Белоруссии, в корпусе ТО-92.
Наиболее важные параметры.
Граничная частота передачи тока — 250 МГц. Коэффициент передачи тока у транзисторов КТ315А, КТ315В, КТ315Д — от 20 до 90. У транзисторов КТ315Б,КТ315Г,КТ315Е — от 50 до 350. У транзистора КТ315Ж, — от 30 до 250. У транзистора КТ315Ж, не менее 30.
Максимальное напряжение коллектор — эмиттер. транзистора КТ315А — 25в. Транзистора КТ315Б — 20в, транзистора КТ315Ж — 15в. У транзисторов КТ315В, КТ315Д — 40 в. у транзисторов КТ315Г, КТ315Е — 35 в. У транзистора КТ315И — 60 в.
Напряжение насыщения база — эмиттер при токе коллектора 20 мА, а токе базы — 2 мА: У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г — 1,1 в. У транзисторов КТ315Д, КТ315Е — 1,5 в. У транзисторов КТ315Ж — 0,9 в.
Напряжение насыщения коллектор — эмиттер при токе коллектора 20 мА, а токе базы 2 мА: У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г — 0,4 в. У транзисторов КТ315Д, КТ315Е — 1 в. У транзисторов КТ315Ж — 0,5 в.
Максимальное напряжение эмиттер-база — 6 в.
Обратный ток коллектор-эмиттер при предельном напряжении : У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г, КТ315Д, КТ315Е — 1 мкА. У транзисторов КТ315Ж — 10 мкА. У транзисторов КТ315И — 100 мкА.
Обратный ток коллектора при напряжении колектор-база 10в — 1 мкА.
Максимальный ток коллектора. У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г, КТ315Д, КТ315Е — 100 мА. У транзисторов КТ315Ж, КТ315И — 50 мА.
Емкость коллекторного перехода при напряжении коллектор-база 10 в, не более: У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г,КТ315Д, КТ315Е, КТ315И — 7 пФ. У транзисторов КТ315Ж — 10 пФ.
Рассеиваемая мощность коллектора.
У транзисторов КТ315А, КТ315Б, КТ315В, КТ315Г, КТ315Д, КТ315Е — 150 мВт. У транзисторов КТ315Ж, КТ315И — 100 мВт.
Зарубежные аналоги транзисторов КТ315.
Прямых зарубежных аналогов у КТ315 нет. Наиболее близкий аналог(полное совпадение параметров) транзистора КТ315А — BFP719.
Аналог КТ315Б — 2SC633. Параметры этих транзисторов в основном совпадают, но у 2SC633 несколько ниже граничная частота передачи тока — 200МГц.
Аналог КТ315Г — BFP722, КТ315Д — BC546B
Где и как мы можем использовать ?
Максимальная нагрузка, которую может выдерживать этот транзистор, составляет около 150 мА, что достаточно для работы многих устройств в цепи, например реле, светодиодов и других элементов схемы. Напряжение насыщения Uкэ.нас. составляет всего 0.3 В, что также удовлетворяет почти все потребности. Как обсуждалось выше, C945 имеет хороший коэффициент усиления постоянного тока hFE и низкий уровень шума, благодаря чему он идеально подходит для использования в каскадах схем предусилителя, усилителя звука или для усиления других сигналов в электронных цепях. Напряжение насыщения большинства биполярных транзисторов составляет 0,6 В, но у нашего С945 Uкэ.нас. = 0,3 В, поэтому он может работать в цепях низкого напряжения.