Scopul ambițios al MediaTek este de a forma o comunitate de dezvoltatori de gadgeturi de la specialiști din întreaga lume și de ai ajuta să-și realizeze ideile în prototipuri gata făcute. Deja, pentru aceasta, există toate posibilitățile, de la mini-comunități în care puteți să vă uitați la proiectele altor persoane pentru a vă contacta direct cu producătorii de electronice reali. Orice dezvoltator talentat poate începe să proiecteze gadget-uri - pragul de intrare este foarte scăzut.
A. SOBOLEVSKY
Cum de a evalua calitatea tranzistorului? Ce parametri ai tranzistorului trebuie să știe pentru a anticipa funcționarea lui în receptor, amplificator? Cum se măsoară acești parametri?
Tranzistorul este un dispozitiv semiconductor cu trei electrozi. Există două joncțiuni pn: emițător - între emițător și bază, și colectorul - între colector și bază. O diagramă simplificată a tranzistorului, structura lui p-n-p, este prezentată în Fig. 1. Joncțiunea emițătorului este comutată în direcția înainte - polul pozitiv este conectat la emițător, iar polul negativ al bateriei B1 este conectat la bază. Curentul emițătorului, care curge prin această joncțiune pn, crește rapid cu creșterea tensiunii UeB. Tensiunea UeB pentru un tranzistor cu putere redusă nu trebuie să depășească mai multe volți, în caz contrar joncțiunea emițătorului va fi distrusă.
Pe de altă parte, joncțiunea colectorului pn include direcția opusă: minusul este conectat la colector și la bază, plus bateria de alimentare. Prin tranziție există un mic curent invers al colectorului Ik0. În tranzistoarele cu putere redusă Ik0 nu depășește mai multe microamperi, iar pentru tranzistoare puternice, sute de microamperi. Curentul de retur al colectorului este practic independent de magnitudinea tensiunii Uck.
Dacă ambele tranziții pn ale tranzistorului sunt activate simultan, așa cum se arată în Fig. 1, lanțul Ik curent colector va crește în mod semnificativ și va fi compus din două dintre componentele sale: Ik0 inversă colector curent și emitor porțiunea curentului care trece prin emițător și colector intersecții. Din fig. 1 se poate observa că nu toate curentul de emițător Ie este transformat într-un curent colector, iar unele dintre ele se încadrează în bază. Astfel, curentul bazei este Ie = Ie - Ik.
Raportul dintre curentul colectorului și curentul emițătorului este de obicei marcat cu litera α ("alpha") și se numește coeficientul de transmisie actual:
Deoarece curentul colectorului Ik este mai mic decât curentul emițătorului Ie, coeficientul α este întotdeauna mai mic decât unitatea. Pentru tranzistoarele bune, coeficientul α este foarte aproape de unitate (0,95-0,99).
Cea de-a doua componentă a curentului colectorului este egală cu aIe, adică curentul colectorului Ik = αIe + Iko.
Curentul emițătorului poate fi ușor schimbat în limite mari prin schimbarea tensiunii UeB. Aceasta va schimba și curentul colectorului, deoarece componenta sa depinde de curentul emitorului. Dar schimbarea de colector de curent are loc într-un circuit cu mai mult de un circuit în tensiune emițător-bază, și în cazul în care rezistența de sarcină RL rezistor este suficient de mare (kiloomah și mai mult), se pare semnificativ în cădere de tensiune magnitudine. Prin urmare, în cazul în care amplitudinea variațiilor de tensiune în circuitul de emitor se măsoară în sutimi de volți, circuitul joncțiunii colector va fi măsurat deja zecimi de volți, adică va câștiga semnal de tensiune și putere.
Întrucât coeficientul α este întotdeauna mai mic decât unitatea, deci tranzistorul, pare să nu dea amplificarea curentă. Dar aceasta este numai dacă electrodul comun al circuitelor de intrare și ieșire ale tranzistorului este baza, adică tranzistorul este pornit într-un circuit cu o bază comună (a se vedea figura 1). Dar tranzistorul poate fi pornit într-un circuit cu un emițător comun (Figura 2), când electrodul comun al circuitelor de intrare și ieșire este emițătorul. În acest caz, curentul de intrare Ib este curentul de bază și câștigul a tranzistorului, notate cu litere (p «beta"), este raportul dintre curentul de ieșire Ik la colector bază curentă și anume
Dacă înlocuim în această formulă de expresie pentru Ik și Ib sunt definiți deja aici, și curentul Ik0 neglijat, deoarece este foarte mic în comparație cu curentul de colector αIe component, coeficientul β poate fi calculat cu formula:
Substitut această expresie în orice α valoare, și sunteți sigur că coeficientul β este întotdeauna mai mare decât unitatea. De exemplu, pentru α = 0,9 coeficientul β = 9. Astfel, în cazul în care tranzistorul este pornit de tensiunea de bază comună este amplificat, atunci când sunt incluse în comun emițător este amplificat și curentul, adică baza de intrare curent Ib este întotdeauna mai mică decât curentul de ieșire colector Ik. Cu cât coeficientul β este mai mare, cu atât mai natural crește câștigul semnalului de intrare.
Deci, curentul circuitului colector constă din componenta α1e, controlată de curentul bazei Ib, și componenta necontrolată Iκ0. Curentul invers al colectorului Ik0 este atât de mic încât se poate spune doar teoretic că acesta reduce puterea maximă a tranzistorului și în zadar consumă energie, putere. Dar problema este că actuala Ik0 depinde puternic de temperatură - aceasta este natura ei fizică. În acest fel, el face mari daune echipamentelor tranzistorice.
Dacă baza tranzistorului conectat la emițător printr-un rezistor de rezistență mică (500-1000 ohmi pentru tranzistorii de putere mică), circuitul colector este stabilit inițial curent colector Ikn Ik0x = (β + 1). Această componentă necontrolată a curentului de colector al tranzistorului inclus în circuit cu un emițător comun. Ikn curent, după cum puteți vedea, depinde de actualul Ik0 al tranzistorilor germanium. Ic0 curent este aproximativ dublat pentru fiecare 10 ° C din creșterea temperaturii. Și, deși actualul Ik0 în sine este mic, dar atunci când se schimbă curentul inițial de colector crește Ikn că mai mult de ea în β + 1 ora. De exemplu, dacă Ik0 curent la o temperatură de 20 ° C a fost de 5 pA, când temperatura tranzistor crește la 40 ° C Ik0 creștere curent 20 microamperi. Creșterea actuală a Ik0 cu 15 mka nu este încă încă. Dar dacă tranzistorul are un câștig β = 25, primele schimbări colectorului de curent din Ikn1 5 = (25 + l) = 130 uA la Ikn2 = 20 (25 + 1) = 520 microamperilor, adică 390 microamperi!
În timpul funcționării normale a tranzistorului la partea necontrolabilă a componentei condus colector de curent este adăugat Ib • β, și, prin urmare, curentul de colector formula generală ia forma următoare: IK = Ib + IKN • β. Astfel, aproape schimba Ikn curent de 0,4 mA, la o creștere a temperaturii de 20 ° C va determina aceeași schimbare în curentul de colector și, prin urmare, schimbarea modului unui tranzistor și toți parametrii unui stadiu tranzistor.
Pentru a combate acest fenomen neplăcut, circuitele speciale sunt introduse în cascadele tranzistorului, compensând modificările curenților cauzate de variațiile temperaturii ambiante și tranzistorului însuși. Cu toate acestea, tranzistorul încearcă să se ridice cu posibilul curent de retur minim al colectorului Ico, astfel încât schimbările de temperatură ale curentului colectorului să fie cât mai mici posibil. În ceea ce privește curentul colector inițial Ik, acesta depinde atât de magnitudinea curentului invers Ik0, cât și de coeficientul β. Cu cât mai mult Ik0 și β. cu atât este mai mare actualul Ik.
Atunci când alegem un tranzistor, trebuie să acordăm o atenție specială stabilității curenților Ik0 și IKn - nu ar trebui să se schimbe spontan. Un tranzistor cu curenți instabili Ik0 și Ikn este instabil.
Cum se măsoară curenții Ik0 și Ik?
Circuitul pentru măsurarea curentului Ik0 este prezentat în Fig. 3. Tensiunea inversă UK = 2 ÷ 5 V este aplicată colectorului. Rezistorul R0, limitator de curent, servește ca protecție a dispozitivelor de măsurare în cazul în care tranzistorul este cu o joncțiune colectoare perforate. Rezistența Ro este aleasă dintre condiția R0 = 0,1 Ukb / Ik0. Aparatul mA ar trebui să afișeze o unitate microameră.
Curentul măsurat Ik0 face posibilă estimarea calității numai a joncțiunii colector a tranzistorului. Dar în funcție de curentul inițial al colectorului Ikn, măsurat conform schemei din Fig. 4, putem evalua eficiența întregului tranzistor, deoarece în acest caz sunt incluse ambele intersecții pn. Rezistorul Rb (pentru tranzistori cu putere redusă - 500 - 1000 ohmi, pentru tranzistori de înaltă putere - 1 - 2 ohmi) trebuie inclus între bază și emițător, altfel rezultatele măsurătorilor vor fi distorsionate.
Astfel de măsurători se pot realiza cu un voltmetru cu o rezistență foarte mare la intrare.
Trebuie să spun că în prezent se desfășoară lucrări de unificare a desemnării parametrilor de tranzistori. Actualul Ik0 este desemnat din ce în ce mai mult Ikbo k este numit curentul inițial al joncțiunii colectorului, iar curentul Ik este notat Ik3k și se numește curentul inițial de scurtcircuit.
Cu măsurarea câștigului tranzistorului, situația este mai complicată. Motivul este că pentru o determinare mai precisă a coeficienților a și β nu trebuie să măsoare curentul DC, așa cum am menționat mai devreme, Ib, Ie și Ik și foarte mici incremente ale curentului, adică să măsoare un curent alternativ și la un semnal slab:
la tensiune constantă Ucb
tensiune constantă U kOe
Acești coeficienți depind în plus de curentul emițătorului, deci pentru fiecare tip de tranzistor este recomandat un anumit curent de emițător, la care valoarea câștigului este apropiată de cea maximă. Adevărat, factorii de amplificare depind de tensiunea pe colector, dar slab. Această dependență afectează numai la tensiunile foarte mici ale colectorilor, sub care tranzistorul nu este, de regulă, acționat sau la tensiuni foarte mari, apropiate de maximul permis. Și, deși la tensiuni mai mari factorii de amplificare cresc brusc, acest mod de funcționare a tranzistorului nu este practic utilizat, deoarece pericolul de defectare a joncțiunii colectoare crește foarte mult.
Deci, în scopul de a măsura câștigul a tranzistorului, este necesar, în primul rând, pentru a pune tranzistor într-un anumit mod de operare DC, care este de a stabili UK3 necesară și Ie, și în al doilea rând, pentru a efectua măsurarea curentului alternativ prin măsurarea mici creșteri de curenții de electrozi . Toate acestea complică măsurarea și necesită instrumente sensibile și precise, pentru că nu este atât de ușor să se măsoare creșteri curente mici.
Amatorii de radio folosesc de obicei metode mai simple de măsurare a câștigului unui tranzistor. Cel mai adesea, acest parametru este măsurat la un curent constant, adică nu este măsurat a sau β. și câștigul static al VSW, care este raportul BST = IK / Ib dar cu condiția ca curentul colectorului și curentul de bază să fie mult mai mari decât curentul Iko.
Coeficientul Bst nu este de obicei egal cu coeficientul β pentru curenții colectori mici, este mai mic decât β pentru curenții mari și mai mare. Eroarea nu este atât de mare (nu mai mult de 30-40%), iar în practica amatorilor poate fi neglijată.
Radioamatori, de multe ori, factorul Bst este măsurat la un curent fix al bazei Ib (figura 5). În acest caz, instrumentul de măsură electric inclus în circuitul colector al tranzistorului arată curentul colectorului Ik, care este Bst ori mai mare decât curentul Ib. Scala instrumentului poate fi calibrată direct în Vst. Ar părea simplu, dar pentru această simplitate este necesar să plătim erorile de măsurare.
Ideea este că astfel de măsurători nu iau în considerare influența curentului colector inițial Ikn = Ico (β + 1), și de fapt IH = IKH + Ibβ. Actuala Ikn depinde de Ik0 curent și de coeficientul β, deci, pentru diferite tranzistoare, acesta va fi diferit și va introduce o eroare diferită în măsurători. Mai mult decât atât: se presupune că un curent de bază este întotdeauna aceeași ca rezistență Rb este ridicată (curentul de bază este determinată prin formula Ib = Ub / Rb și pentru tranzistoare de putere mică este setat la 50-100 microamperi). De fapt, curentul de bază este determinat pentru a reduce distorsiunile, de asemenea, trebuie să măsurăm curentul bazei, pentru care dispozitivul va trebui să fie oarecum complicat (figura 6). Folosind un astfel de dispozitiv, este posibil, în primul rând, pentru a instala două valori de bază curentă, de exemplu, 50 și 100 microamperi, și în al doilea rând, pentru a măsura, astfel încât eroarea va fi redusă, cu influență Iko curent asociat. Pentru aceasta, mai întâi măsurat Ik1 colector de curent la poziția comutatorului de pe pista 1 (baza de curent Ib1), apoi transferat în poziția comutatorului 2, noile valori măsurate Ik2 și curent IB2. Coeficientul Bst se calculează cu formula:
Apropo, coeficientul Bst poate fi măsurat cu un curent colector fix, așa cum se arată în Fig. 7. Rezistorul variabil R1 fixează curentul Ik, de exemplu, 1 ma, iar scara acestui rezistor este clasificată direct în valorile lui Bst (presupunând că Bst = Ik / Ib). Rezistor R2 limitează curentul de bază.
Astfel de dispozitive simple pot fi folosite, deoarece în marea majoritate a cazurilor unui amator radio, tranzistorul este în primul rând interesat în termeni de operabilitate. Desigur, cu ajutorul lor, este imposibil să se determine că tranzistorul, de exemplu, are un coeficient β este de 30, nu 25, și nu 35. Dar o astfel de șuncă de precizie nu este necesară, este necesar doar pentru calcule inginerești, atunci când primul dintr-un birou sau pe un breadboard Se determină abaterile permise ale câștigurilor tranzistorilor pentru un anumit dispozitiv, iar selecția corespunzătoare a tranzistorilor se efectuează în magazin. Radioamatorul alege, de regulă, alte detalii ale dispozitivului pentru tranzistoarele existente și nu invers, așa cum se întâmplă în industrie.
În concluzie, să spunem că noua terminologie a coeficientului a, așa cum este măsurată într-un circuit de curent alternativ cu o bază comună și notat h21b denumit raport de transmisie curent; β coeficient, măsurate la un curent alternativ într-un circuit cu un emițător comun și denotă h21e numitul coeficient de transfer curent la semnal mic și reprezintă h21e coeficient Insert - aceleași ca h21e, dar la un semnal de mare.
- V. P. Morozov. Dispozitivele radio amatori ale zilei verifică tranzistoarele. Editura DOSAAF, 1965.
- V.A. Vasiliev. Radioamatori despre tranzistori. Editura DOSAAF, 1967.
- I. P. Zherebtsov. Bazele electronicii. "Energie", 1967.
- Tranzistori (cartea de referință), ed. IF Nikolaevsky. "Comunicarea", 1969.
- Manual de diode și tranzistoare semiconductoare, ed. N. N. Goryunova. "Energie", 1968.