Здравствуйте мои читатели! И особенно начинающие электронщики!!!
Продолжаем изучение транзисторов и каскадов на транзисторах.
А если быть точнее – какие транзисторы бывают «внутри» и для чего эти сложности…
И начнем с «транзистора Дарлингтона». После создания транзистора в 1947 году оказалось, что этот новый радиоэлемент имеет не такие уж высокие параметры по сравнению с радиолампами за исключением низкого напряжения питания и отсутствия накала ( это очень хорошая экономия на питании, но в остальном … ). Сразу возникла необходимость повышения коэффициента каскада и увеличение рабочей частоты каскада… Оба эти параметра зависели от технологии изготовления транзисторов. А техника требовала всё больших и больших схемных решений. И одним их первых таких решений по повышению коэффициента усиления каскада стало соединение двух ( и более ) транзисторов в одном каскаде.
На Рис 1. Приведены два варианта внутреннего содержимого транзистора Дарлингтона. Вариант – а) маломощный транзистор Дарлингтона с очень высоким коэффициентом усиления; вариант – б) мощный транзистор Дарлингтона. Как известно, при таком соединении транзисторов общий коэффициент равен произведению коэффициентов двух транзисторов: βоб = β1хβ2. В первом варианте βоб достигает очень большой величины, иногда 50000! Для чего же так много? Очень высокий коэффициент необходим в операционных усилителях и в специальных усилителях ( о них будет отдельный материал ). Второй вариант имеет более низкую βоб ( порядка 750 … 1000 ), но зато такой транзистор имеет большую мощность и это позволяет применять такие транзисторы в стабилизаторах питания ( обеспечивает высокую точность параметров стабилизатора ) и Усилителях Звуковой Частоты ( УЗЧ ), за счет введения обратных связей, снижающих общий коэффициент усиления, но обеспечивают точную передачу формы сигналов с минимальными искажениями. Но у транзистора Дарлингтона есть и недостатки: частотные свойства хуже чем у отдельно взятых транзисторов, а также высокое начальное напряжение открывания базы за счет включения последовательно двух базовых переходов. При появлении первых мощных транзисторов Дарлингтона создание и настройка мощных УЗЧ, а так же высококачественных блоков питания, но недоступность таких транзисторов заставило радиолюбителей создавать аналоги таких транзисторов.
И таких аналогов было разработано очень много, кто авторы таких разработок я не знаю, просто хочу сказать СПАСИБО!!! Всем разработчикам.
Однако, большое пороговое напряжение для открытия базы натолкнуло на новую разработку и такой разработкой стала схема Шиклаи.
В отличии от схемы Дарлингтона, здесь для входного сигнала включен только один базовый переход и, следовательно, порог отпирания в два раза меньше. Все остальные преимущества и недостатки аналогичны транзистору Дарлингтона. При таком включении как на Рис 3. этот составной транзистор эквивалентен транзистору N – P – N по питающим напряжениям.
Схема на Рис 4. похожа на схему Шиклаи, но отличается добавлением двух резисторов и параметры схемы существенно изменяются: коэффициент каскада по напряжению теперь равен соотношению резисторов Ku ≅1+R1/R2, но входное сопротивление схемы возросло и очень существенно - Rвх = R2 х(β1хβ2 + β1 + 1)
При создании транзисторов Дарлингтона и Шиклаи хотели получить высокий коэффициент усиления и его получили, а позднее возникла проблема - с повышением мощности снижается входное сопротивление каскада и решение было найдено: на входе каскада добавили полевой транзистор с изолированным затвором, так появился IGBТранзистор. Его эквивалентная схема так же проста, но предоставляет очень большие возможности в разработке и применении важных узлов в силовой электронике.
Изолированный затвор на входе составного транзистора позволяет управлять большими мощностями подачей маломощного сигнала, так как входной ток практически отсутствует, а мощность, управляемая коллекторной цепью может быть очень большой ( напряжение до 1200 Вольт и ток до 96 Ампер в зависимости от марки транзистора ).
Однопереходной транзистор ( советская разработка - КТ117 ), очень интересный радиоэлемент! На его основе создавались и продолжают работать многие устройства! Начинающие электронщики могут попробовать свои силы в разработке и наладке схем регуляторов мощности и простейших генераторов, для этого и приведена эквивалентная схема на Рис 6. О самих устройствах так же будет отдельный материал.
Еще один составной транзистор из советских времён – КТ118А. В одном корпусе этого радиоэлемента находятся два одинаковых по параметрам транзистора ( идентичность достигается изготовлением на одном кристалле сразу двух транзисторов ) и предназначались для создания аналоговых коммутаторов сигнала.
Данная ячейка позволяла коммутировать как импульсные сигналы, так и аналоговые. Проверенная схема работает отлично! В своё время пришлось делать работающий коммутатор на осциллограф «4 канала на Х и 4 канала на Y» с синхронным переключением. В настоящее время выпускаются микросхемы на полевых транзисторах с изолированным затвором и данные транзисторы оказались «не у дел»!
Ещё один транзисторный каскад – «токовое зеркало». Без этого каскада трудно выполнить дифференциальный каскад хорошего качества.
Обязательным условием хорошей работы этого каскада является полная идентичность двух транзисторов, что достигается их изготовлением на одном кристалле одновременно ( обычно это делается при изготовлении на одном кристалле всего операционного усилителя в схеме которого применяется «токовое зеркало» и иногда их несколько ).
В дифференциальном каскаде могут применяться и очень сложные «токовые зеркала». В любительской практике «токовые зеркала» простые или сложные можно сделать при условии тщательного подбора транзисторов.
И небольшое дополнение к микросхемному производству…
Эта схема пример выполнения каскада цифровых микросхем ТТЛ. В качестве примера приведена схема «3И-НЕ», если входы сложного многоэмиттерного транзистора не подключены к «земле», что эквивалентно «логическим единицам» на выходе каскада будет низкое напряжение – «логический ноль». Достаточно любой из эмиттеров подключить к «земле» VT1 открывается и на базе VT2 напряжение уменьшается до нуля, транзистор закрывается и на выхода будет «логическая единица». Многоэмиттерный транзистор может содержать больше трёх эмиттеров – максимально восемь. Соединяя разными способами такие каскады, содержащие различные ячейки ( 1 … 8 эмиттеров ), можно построить схему, решающую любую математическую задачу! И Ваш компьютер, ноутбук или любой другой гаджет собран из миллионов и даже миллиардов таких ячеек, только более быстродействующих и более экономичных.
Вот коротко о содержимом сложных транзисторов или того, что мы называем транзистором, хотя иногда там не только один транзистор...
В следующем материале рассмотрим, что еще могут добавить к транзистору, и это будет находиться в одном корпусе.
Если материал понравился, и Вы нашли в нём полезное для себя не посчитайте за труд и оставьте свой отзыв! Очень буду рад прочитать Ваши комментарии.
Чаще заходите на мой канал, подписывайтесь! Информация учебного и познавательного характера будет регулярно пополняться!
Желаю Всем читателям здоровья и успехов в творчестве!!!
