Kompozītmateriālu tranzistors (Dārlingtonas un Sziklai ķēde). Integrālās injekcijas loģikas loģiskie elementi

7.2 Tranzistors VT1

Kā tranzistoru VT1 mēs izmantojam tranzistoru KT339A ar tādu pašu darbības punktu kā tranzistoram VT2:

Ņemsim Rk = 100 (Omi).

Aprēķināsim ekvivalentās ķēdes parametrus dotajam tranzistoram, izmantojot formulas 5.1 - 5.13 un 7.1 - 7.3.

Sk(req)=Sk(pass)*=2×=1,41 (pF), kur

Sk(nepieciešams)-kolektora savienojuma kapacitāte noteiktā Uke0,

Sk(pasp) ir Uke(pasp) kolektora jaudas atsauces vērtība.

rb = =17,7 (omi); gb==0,057 (Cm), kur

rb bāzes pretestība,

Atgriezeniskās saites cilpas konstantes atsauces vērtība.

rе= ==6,54 (Omi), kur

atkārtota izstarotāja pretestība.

gbe===1,51(mS), kur

gbe-bāzes-emitera vadītspēja,

Statiskās strāvas pārneses koeficienta atsauces vērtība kopējā emitētāja ķēdē.

Ce===0,803 (pF), kur

C ir emitētāja jauda,

ft-atsauces vērtība tranzistora izslēgšanas frekvencei, pie kuras =1

Ri= =1000 (Omi), kur

Ri ir tranzistora izejas pretestība,

Uke0(pievienot), Ik0(pievienot) - attiecīgi kolektora pieļaujamā sprieguma nominālās vērtības un kolektora strāvas konstantā komponente.

– slodzes posma ieejas pretestība un ieejas kapacitāte.

Augšējā robežfrekvence ir paredzēta, lai katrā posmā būtu 0,75 dB kropļojumi. Šī f vērtība atbilst tehniskajām specifikācijām. Nav nepieciešama korekcija.

7.2.1. Termiskās stabilizācijas shēmas aprēķins

Kā teikts 7.1.1. punktā, šajā pastiprinātājā emitera termiskā stabilizācija ir vispieņemamākā, jo KT339A tranzistors ir mazjaudas, turklāt emitera stabilizāciju ir viegli ieviest. Izstarotāja termiskās stabilizācijas ķēde ir parādīta 4.1. attēlā.

Aprēķina procedūra:

1. Izvēlieties emitētāja spriegumu, dalītāja strāvu un barošanas spriegumu;

2. Tad mēs aprēķināsim.

Dalītāja strāva ir izvēlēta vienāda ar, kur ir tranzistora bāzes strāva, un to aprēķina pēc formulas:

Barošanas spriegumu aprēķina pēc formulas: (V)

Rezistoru vērtības aprēķina, izmantojot šādas formulas:

8. Ieejas ķēdes radītie kropļojumi

Kaskādes ievades shēmas shematiska diagramma ir parādīta attēlā. 8.1.

Attēls 8.1 - Kaskādes ievades shēmas shematiskā diagramma

Ja kaskādes ieejas pretestība ir tuvināta ar paralēlu RC ķēdi, ievades ķēdes pārraides koeficientu augstfrekvences reģionā apraksta ar izteiksmi:

– kaskādes ieejas pretestība un ieejas kapacitāte.

Ievades ķēdes vērtību aprēķina, izmantojot formulu (5.13), kur vērtību aizstāj.

9. C f, R f, C r aprēķins

Pastiprinātāja shēmas diagrammā ir četri savienojuma kondensatori un trīs stabilizācijas kondensatori. Tehniskajās specifikācijās teikts, ka impulsa plakanās augšdaļas kropļojumam jābūt ne vairāk kā 5%. Tāpēc katram savienojuma kondensatoram vajadzētu izkropļot impulsa plakano augšdaļu ne vairāk kā par 0,71%.

Plakano augšējo kropļojumu aprēķina pēc formulas:

kur τ un ir impulsa ilgums.

Aprēķināsim τ n:

τ n un C p ir saistīti ar attiecību:

kur R l, R p - pretestība pa kreisi un pa labi no kapacitātes.

Aprēķināsim C r. Pirmā posma ieejas pretestība ir vienāda ar paralēli savienoto pretestību pretestību: ieejas tranzistors, Rb1 un Rb2.

R p = R in ||R b1 ||R b2 = 628 (Omi)

Pirmā posma izejas pretestība ir vienāda ar paralēlo savienojumu Rк un tranzistora Ri izejas pretestību.

R l = Rк||Ri = 90,3 (Omi)

R p = R in ||R b1 ||R b2 = 620 (Omi)

R l = Rк||Ri = 444 (Omi)

R p = R in ||R b1 ||R b2 = 48 (Omi)

R l = Rк||Ri = 71 (Om)

R p = R n = 75 (omi)

kur C p1 ir atdalošais kondensators starp Rg un pirmo pakāpi, C 12 - starp pirmo un otro kaskādi, C 23 - starp otro un trešo, C 3 - starp pēdējo posmu un slodzi. Novietojot visus pārējos konteinerus pie 479∙10 -9 F, mēs nodrošināsim kritumu, kas ir mazāks par prasīto.

Aprēķināsim R f un C f (U R Ф =1V):

10. Secinājums

Šajā kursa projektā ir izveidots impulsu pastiprinātājs, izmantojot tranzistorus 2T602A, KT339A, un tam ir šādi tehniskie parametri:

Augšējā robežfrekvence 14 MHz;

Pastiprinājums 64 dB;

Ģeneratora un slodzes pretestība 75 Ohm;

Barošanas spriegums 18 V.

Pastiprinātāja ķēde ir parādīta 10.1. attēlā.

Attēls 10.1 - Pastiprinātāja ķēde

Aprēķinot pastiprinātāja raksturlielumus, tika izmantota šāda programmatūra: MathCad, Work Bench.

Literatūra

1. Pusvadītāju ierīces. Vidējas un lielas jaudas tranzistori: katalogs / A.A. Zaicevs, A.I. Mirkins, V.V. Mokryakov un citi Rediģēja A.V. Golomedova.-M.: Radio un sakari, 1989.-640 lpp.

2. Pastiprinātāju pakāpju augstfrekvences korekcijas elementu aprēķins, izmantojot bipolāros tranzistorus. Izglītības un metodiskā rokasgrāmata par kursu izstrādi radiotehnikas specialitāšu studentiem / A.A. Titovs, Tomska: sēj. Valsts Vadības sistēmu un radioelektronikas universitāte, 2002. - 45 lpp.

Strādā tieši. Darba līnija iet caur punktiem Uke=Ek un Ik=Ek÷Rn un krusto izejas raksturlielumu (bāzes strāvu) grafikus. Lai sasniegtu vislielāko amplitūdu, aprēķinot impulsu pastiprinātāju, darba punkts tika izvēlēts tuvāk zemākajam spriegumam, jo ​​pēdējā posmā būs negatīvs impulss. Saskaņā ar izejas raksturlielumu grafiku (1. att.) tika atrastas vērtības IKpost = 4,5 mA, ....

Sf, Rf aprēķins, trešdiena 10. Nobeigums Literatūra TEHNISKAIS UZDEVUMS Nr.2 kursa projektēšanai disciplīnā “Atomelektrostacijas shēma” studentam gr.180 Kurmanov B.A. Projekta tēma: Impulsu pastiprinātājs Ģeneratora pretestība Rg = 75 Ohm. Pastiprinājums K = 25 dB. Impulsa ilgums 0,5 μs. Polaritāte ir "pozitīva". Darba koeficients 2. Nostādināšanas laiks 25 ns. Atbrīvot...

Ka lai saskaņotu ar slodzes pretestību, pēc pastiprināšanas posmiem nepieciešams uzstādīt emitera sekotāju, uzzīmēsim pastiprinātāja ķēdi: 2.2. Pastiprinātāja statiskā režīma aprēķins Aprēķinām pirmo pastiprinājuma pakāpi. Mēs izvēlamies darbības punktu pirmajam pastiprinātāja posmam. Tās īpašības:...

Ieejas signāla avota pretestība un līdz ar to optimāluma stāvokļa maiņa apstarošanas laikā neizraisa papildu trokšņa pieaugumu. Radiācijas ietekme IOU. AI ietekme uz IOU parametriem. Integrētie operacionālie pastiprinātāji (IOA) ir augstas kvalitātes precīzijas pastiprinātāji, kas pieder universālo un daudzfunkcionālo analogo...

Ja ņemam, piemēram, tranzistoru MJE3055T tā maksimālā strāva ir 10A, un pastiprinājums ir tikai aptuveni 50; attiecīgi, lai tas pilnībā atvērtos, tam ir jāiesūknē aptuveni divi simti miliamperu strāva bāzē. Ar parasto MK izeju tik daudz nedarbosies, taču, ja starp tiem pievienosiet vājāku tranzistoru (kaut kādu BC337), kas spēj novilkt šos 200 mA, tad tas ir vienkārši. Bet tas ir tāpēc, lai viņš zinātu. Ko darīt, ja no improvizētiem atkritumiem jātaisa kontroles sistēma - noderēs.

Praksē jau gatavs tranzistoru komplekti. Ārēji tas neatšķiras no parastā tranzistora. Tas pats ķermenis, tās pašas trīs kājas. Vienkārši tam ir liela jauda, ​​un vadības strāva ir mikroskopiska :) Cenrāžos viņi parasti neuztraucas un raksta vienkārši - Darlington tranzistors vai salikts tranzistors.

Piemēram, pāris BDW93C(NPN) un BDW94С(PNP) Šeit ir to iekšējā struktūra no datu lapas.

Turklāt ir Darlingtonas mezgli. Kad vienā iepakojumā ir iepakoti vairāki uzreiz. Neaizstājams līdzeklis, ja nepieciešams vadīt kādu jaudīgu LED displeju vai pakāpju motoru (). Lielisks šādas konstrukcijas piemērs - ļoti populārs un viegli pieejams ULN2003, kas spēj vilkt līdz 500 mA katram no septiņiem mezgliem. Iespējamas izejas iekļaut paralēli lai palielinātu pašreizējo ierobežojumu. Kopumā viens ULN var pārvadāt līdz 3,5 A, ja visas tā ieejas un izejas ir paralēlas. Par to priecē tas, ka izeja atrodas pretī ieejai, zem tās ir ļoti ērti izvadīt dēli. Tieši.

Datu lapā ir parādīta šīs mikroshēmas iekšējā struktūra. Kā redzat, šeit ir arī aizsargdiodes. Neskatoties uz to, ka tie ir zīmēti tā, it kā tie būtu darbības pastiprinātāji, izeja šeit ir atvērta kolektora tipa. Tas ir, viņš var tikai īssavienojumu ar zemi. Kas kļūst skaidrs no tās pašas datu lapas, ja paskatās uz viena vārsta struktūru.

Attēlā 2.16. attēlā parādīta loģiskā elementa diagramma ar n tipa inducētu kanālu (tā sauktā n MIS tehnoloģija). Galvenie tranzistori VT 1 un VT 2 ir savienoti virknē, tranzistors VT 3 darbojas kā slodze. Gadījumā, ja uz abām elementa ieejām tiek pielikts augsts spriegums U 1 (x 1 = 1, x 2 = 1), abi tranzistori VT 1 un VT 2 ir atvērti un izejā ir iestatīts zemspriegums U 0. Visos citos gadījumos vismaz viens no tranzistoriem VT 1 vai VT 2 ir aizvērts un izejā ir iestatīts spriegums U 1. Tādējādi elements veic loģisko UN-NOT funkciju.

Attēlā 2.17. attēlā parādīta elementa VAI-NOT diagramma. Zemspriegums U 0 tiek iestatīts tā izejā, ja vismaz vienai no ieejām ir augsts spriegums U 1, atverot vienu no galvenajiem tranzistoriem VT 1 un VT 2.

Attēlā parādīts. 2.18 diagramma ir KMDP tehnoloģijas elementa NOR-NOT diagramma. Tajā galvenie ir tranzistori VT 1 un VT 2, tranzistori VT 3 un VT 4 ir slodzes. Ļaujiet augstajam spriegumam U 1. Šajā gadījumā tranzistors VT 2 ir atvērts, tranzistors VT 4 ir aizvērts un, neatkarīgi no sprieguma līmeņa pie otras ieejas un atlikušo tranzistoru stāvokļa, izejā ir iestatīts zemspriegums U 0. Elements realizē loģisko OR-NOT operāciju.

CMPD ķēdei raksturīgs ļoti zems strāvas patēriņš (un līdz ar to jauda) no barošanas avotiem.

Integrālās injekcijas loģikas loģiskie elementi

Attēlā 2.19. attēlā parādīta integrālās injekcijas loģikas loģiskā elementa topoloģija (I 2 L). Šādas struktūras izveidošanai nepieciešamas divas difūzijas fāzes silīcijā ar n-veida vadītspēju: pirmās fāzes laikā veidojas apgabali p 1 un p 2, bet otrās fāzes laikā apgabali n 2.

Elementam ir struktūra p 1 -n 1 -p 2 -n 1 . Ir ērti uzskatīt šādu četrslāņu struktūru, iedomājoties to kā divu parasto trīsslāņu tranzistoru struktūru savienojumu:

lpp 1 -n 1 -lpp 2 n 1 -lpp 2 -n 1

Šim attēlojumam atbilstošā diagramma ir parādīta 2.20. att., a. Apskatīsim elementa darbību saskaņā ar šo shēmu.

Tranzistors VT 2 ar n 1 tipa struktūru -p 2 -n 1 pilda invertora funkcijas ar vairākām izejām (katrs kolektors veido atsevišķu elementa izeju pēc atvērtas kolektora ķēdes).

Tranzistors VT 2, saukts inžektors, ir tāda struktūra kā p 1 -n 1 -p 2 . Tā kā šo tranzistoru laukums n 1 ir kopīgs, tranzistora VT 2 emitētājs ir jāpievieno tranzistora VT 1 pamatnei; kopējās zonas p 2 klātbūtne noved pie nepieciešamības savienot tranzistora VT 2 bāzi ar tranzistora VT 1 kolektoru. Tādējādi tiek izveidots savienojums starp tranzistoriem VT 1 un VT 2, kas parādīts 2.20.a attēlā.

Tā kā tranzistora VT 1 emitētājam ir pozitīvs potenciāls un bāzei ir nulles potenciāls, emitera pāreja ir nobīdīta uz priekšu un tranzistors ir atvērts.

Šī tranzistora kolektora strāvu var aizvērt vai nu caur tranzistoru VT 3 (iepriekšējā elementa invertoru), vai caur tranzistora VT 2 emitera savienojumu.

Ja iepriekšējais loģiskais elements ir atvērtā stāvoklī (atvērts tranzistors VT 3), tad šī elementa ieejā ir zems sprieguma līmenis, kas, darbojoties uz VT 2 bāzes, šo tranzistoru notur slēgtā stāvoklī. Inžektora strāva VT 1 tiek aizvērta caur tranzistoru VT 3. Kad iepriekšējais loģiskais elements ir aizvērts (tranzistors VT 3 ir aizvērts), inžektora VT 1 kolektora strāva ieplūst tranzistora VT 2 pamatnē, un šis tranzistors ir. iestatīts atvērtā stāvoklī.

Tādējādi, kad VT 3 ir aizvērts, tranzistors VT 2 ir atvērts un, gluži pretēji, kad VT 3 ir atvērts, tranzistors VT 2 ir aizvērts. Elementa atvērtais stāvoklis atbilst log.0 stāvoklim, bet slēgtais stāvoklis atbilst log.1 stāvoklim.

Inžektors ir līdzstrāvas avots (kas var būt kopīgs elementu grupai). Bieži vien viņi izmanto parasto elementa grafisko apzīmējumu, kas parādīts attēlā. 2.21., dz.

Attēlā 2.21.a attēlā parādīta shēma, kas realizē operāciju VAI-NOT. Elementu kolektoru pieslēgšana atbilst darbībai t.s uzstādīšana I. Patiešām, pietiek ar to, ka vismaz viens no elementiem ir atvērtā stāvoklī (log.0 stāvoklī), tad nākamā elementa inžektora strāva tiks aizvērta caur atvērto invertoru un tiks noteikts zems log.0 līmenis plkst. elementu kombinētā izvade. Līdz ar to šajā izvadā tiek veidota vērtība, kas atbilst loģiskajai izteiksmei x 1 · x 2. Pielietojot tam de Morgana transformāciju, tiek iegūta izteiksme x 1 · x 2 = . Tāpēc šis elementu savienojums patiešām realizē operāciju VAI-NOT.

Loģiskiem elementiem UN 2 L ir šādas priekšrocības:

nodrošināt augstu integrācijas pakāpi; I 2 L ķēžu ražošanā tiek izmantoti tie paši tehnoloģiskie procesi kā integrālo shēmu ražošanā uz bipolāriem tranzistoriem, taču tehnoloģisko operāciju un nepieciešamo fotomasku skaits ir mazāks;

tiek izmantots samazināts spriegums (apmēram 1 V);

nodrošināt iespēju apmainīties ar jaudu plašā veiktspējas diapazonā (elektroenerģijas patēriņu var mainīt par vairākām kārtām, kas attiecīgi novedīs pie veiktspējas izmaiņām);

labi saskan ar TTL elementiem.

Attēlā 2.21.b attēlā parādīta diagramma par pāreju no I 2 L elementiem uz TTL elementu.

Sērijas loģiskais pamatelements ir UN-NOT loģiskais elements. Attēlā 2.3. attēlā parādītas trīs sākotnējo NAND TTL elementu diagrammas. Visās shēmās ir trīs galvenie posmi: tranzistora ieeja VT1, īstenojot loģisko UN funkciju; fāzes atdalošais tranzistors VT2 un push-pull izejas stadija.

2.3.a att. Sērijas K131 pamatelementa shematiskā diagramma

K131 sērijas loģiskā elementa darbības princips (2.3.a att.) ir šāds: saņemot zema līmeņa signālu (0 - 0,4V) jebkurā no ieejām, multi bāzes-emitera pāreja. -emitera tranzistors VT1 ir novirzīts uz priekšu (atbloķēts), un gandrīz visa strāva, kas plūst caur rezistoru R1, ir sazarota līdz zemei, kā rezultātā VT2 aizveras un darbojas atslēgšanas režīmā. Caur rezistoru R2 plūstošā strāva piesātina tranzistora VT3 bāzi. Tranzistori VT3 un VT4, kas savienoti saskaņā ar Darlington ķēdi, veido saliktu tranzistoru, kas ir emitera sekotājs. Tas darbojas kā izejas stadija, lai pastiprinātu signāla jaudu. Ķēdes izejā tiek ģenerēts augsta loģiskā līmeņa signāls.

Ja augsta līmeņa signāls tiek piegādāts visām ieejām, vairāku emiteru tranzistora VT1 bāzes-emitera pāreja ir slēgtā režīmā. Caur rezistoru R1 plūstošā strāva piesātina tranzistora VT1 bāzi, kā rezultātā tranzistors VT5 tiek atbloķēts un ķēdes izejā tiek iestatīts loģisks nulles līmenis.

Tā kā pārslēgšanas brīdī tranzistori VT4 un VT5 ir atvērti un caur tiem plūst liela strāva, ķēdē tiek ievadīts ierobežojošais rezistors R5.

VT2, R2 un R3 veido fāzes atdalīšanas kaskādi. Ir nepieciešams pa vienam ieslēgt izejas n-p-n tranzistorus. Kaskādei ir divas izejas: kolektors un emitētājs, uz kuriem signāli ir pretfāzes.

Diodes VD1 - VD3 ir aizsardzība pret negatīviem impulsiem.

2.3.b, c att. Sērijas K155 un K134 pamatelementu shematiskās diagrammas

Sēriju K155 un K134 mikroshēmās izejas stadija ir veidota uz nekompozīta atkārtotāja (tikai tranzistors VT3) un piesātināms tranzistors VT5 ar līmeņa maiņas diodes ieviešanu VD4(2.3. att., b, c). Pēdējie divi posmi veido sarežģītu invertoru, kas realizē loģisko darbību NOT. Ja ieviešat divus fāzu atdalīšanas posmus, tiek ieviesta funkcija VAI-NOT.

Attēlā 2.3, un parāda K131 sērijas pamata loģisko elementu (ārzemju analogs - 74N). K155 sērijas pamatelements (ārzemju analogs - 74) ir parādīts attēlā. 2.3, b, a attēlā. 2.3, c - K134 sērijas elements (ārzemju analogs - 74L). Tagad šīs sērijas praktiski nav izstrādātas.

Sākotnējās izstrādes TTL mikroshēmas sāka aktīvi aizstāt ar TTLSh mikroshēmām, kuru iekšējā struktūrā ir savienojumi ar Šotkija barjeru. Šotkija savienojuma tranzistors (Šotkija tranzistors) ir balstīts uz labi zināmo nepiesātinātā tranzistora slēdža ķēdi (2.4.a att.).

2.4.attēls. Struktūras ar Šotkija pāreju iegūšanas principa skaidrojums:
a - nepiesātināts tranzistora slēdzis; b - tranzistors ar Šotkija diodi; c - Šotkija tranzistora simbols.

Lai novērstu tranzistora piesātinājuma iekļūšanu, starp kolektoru un pamatni ir pievienota diode. Atgriezeniskās saites diodes izmantošanu tranzistora piesātinājuma novēršanai vispirms ierosināja B. N. Kononovs.Tomēr šajā gadījumā tas var palielināties līdz 1 V. Ideāla diode ir Šotki barjeras diode. Tas ir kontakts, kas izveidots starp metālu un viegli leģētu n-pusvadītāju. Metālā tikai daži elektroni ir brīvi (tie, kas atrodas ārpus valences zonas). Pusvadītājā brīvie elektroni pastāv pie vadīšanas robežas, ko rada piemaisījumu atomu pievienošana. Ja nav nobīdes sprieguma, elektronu skaits, kas šķērso barjeru abās pusēs, ir vienāds, t.i., nav strāvas. Ja tie ir novirzīti uz priekšu, elektroniem ir enerģija, lai šķērsotu potenciālo barjeru un nonāktu metālā. Palielinoties nobīdes spriegumam, barjeras platums samazinās un tiešā strāva strauji palielinās.

Ja ir apgrieztā nobīde, elektroniem pusvadītājā ir nepieciešams vairāk enerģijas, lai pārvarētu potenciālo barjeru. Elektroniem metālā potenciāla barjera nav atkarīga no nobīdes sprieguma, tāpēc plūst neliela apgrieztā strāva, kas praktiski paliek nemainīga, līdz notiek lavīnas pārrāvums.

Šotkija diožu strāvu nosaka lielākā daļa nesēju, tāpēc tā ir lielāka pie tādas pašas priekšējās nobīdes, un tāpēc tiešā sprieguma kritums pāri Šotkija diodei ir mazāks nekā parastajā p-n pārejā pie noteiktas strāvas. Tādējādi Šotkija diodes sliekšņa atvēršanas spriegums ir (0,2–0,3) V, atšķirībā no parastās silīcija diodes sliekšņa sprieguma 0,7 V, un tas ievērojami samazina pusvadītāja mazākuma nesēju kalpošanas laiku.

Attēla diagrammā. 2.4, b tranzistors VT1 tiek novērsta no piesātinājuma ar Shatky diode ar zemu atvēršanās slieksni (0,2...0,3) V, tāpēc spriegums nedaudz palielināsies, salīdzinot ar piesātinātu tranzistoru. VT1. Attēlā 2.4, c parāda ķēdi ar “Šotkija tranzistoru”. Pamatojoties uz Šotkija tranzistoriem, tika izgatavotas divu galveno TTLSh sēriju mikroshēmas (2.5. att.)

Attēlā 2.5, un parādīta diagramma ar ātrgaitas loģisko elementu, kas tiek izmantots par K531 sērijas mikroshēmu pamatu (ārzemju analogs - 74S), (S ir vācu fiziķa Šotkija uzvārda sākuma burts). Šajā elementā fāzes atdalīšanas kaskādes emitētāja ķēde, kas izgatavota uz tranzistora VT2, ir ieslēgts strāvas ģenerators - tranzistors VT6 ar rezistoriem R4 Un R5. Tas ļauj palielināt loģiskā elementa veiktspēju. Pretējā gadījumā šis loģiskais elements ir līdzīgs K131 sērijas pamatelementam. Tomēr Schottky tranzistoru ieviešana ļāva samazināt tzd.r dubultojies.

Attēlā 2.5, b parāda K555 sērijas pamata loģiskā elementa diagrammu (ārzemju analogs - 74LS). Šajā shēmā vairāku emiteru tranzistora vietā ieejā tiek izmantota Šotkija diožu matrica. Shatky diožu ieviešana novērš lieko bāzes lādiņu uzkrāšanos, kas palielina tranzistora izslēgšanās laiku, un nodrošina pārslēgšanas laika stabilitāti temperatūras diapazonā.

Izejas posma augšdaļas rezistors R6 rada nepieciešamo spriegumu tranzistora pamatnē VT3 lai to atvērtu. Lai samazinātu enerģijas patēriņu, kad vārti ir aizvērti (), rezistors R6 savienojiet nevis ar kopējo kopni, bet gan ar elementa izeju.

Diode VD7, savienots virknē ar R6 un paralēli fāzu atdalīšanas kaskādes kolektora slodzes rezistoram R2, ļauj samazināt ķēdes ieslēgšanas aizkavi, izmantojot daļu no slodzes kapacitātē uzkrātās enerģijas, lai palielinātu tranzistora kolektora strāvu VT1 pārejas režīmā.

Tranzistors VT3 tiek realizēts bez Šotkija diodēm, jo ​​darbojas aktīvajā režīmā (emitera sekotājs).

Kompozītmateriālu tranzistors (Dārlingtonas tranzistors) - divu vai vairāku bipolāru tranzistoru apvienošana, lai palielinātu strāvas pastiprinājumu. Šāds tranzistors tiek izmantots ķēdēs, kas darbojas ar lielām strāvām (piemēram, sprieguma stabilizatoru ķēdēs, jaudas pastiprinātāju izejas posmos) un pastiprinātāju ieejas posmos, ja nepieciešams nodrošināt augstu ieejas pretestību.

Saliktā tranzistora simbols

Saliktajam tranzistoram ir trīs spailes (bāze, emitētājs un kolektors), kas ir līdzvērtīgas parasta viena tranzistora spailēm. Tipiska saliktā tranzistora (dažkārt kļūdaini saukta par "superbeta") strāvas pastiprinājums lieljaudas tranzistoriem ir ≈ 1000 un mazjaudas tranzistoriem ≈ 50 000. Tas nozīmē, ka saliktā tranzistora ieslēgšanai pietiek ar nelielu bāzes strāvu.

Atšķirībā no bipolārajiem tranzistoriem lauka efekta tranzistori netiek izmantoti saliktā savienojumā. Nav nepieciešams kombinēt lauka tranzistorus, jo tiem jau ir ārkārtīgi zema ieejas strāva. Tomēr ir shēmas (piemēram, izolēta vārtu bipolārais tranzistors), kur lauka efekta un bipolārie tranzistori tiek izmantoti kopā. Savā ziņā šādas shēmas var uzskatīt arī par saliktiem tranzistoriem. Tas pats attiecas uz kompozītmateriālu tranzistoruIr iespējams palielināt pastiprinājuma vērtību, samazinot pamatnes biezumu, taču tas rada zināmas tehnoloģiskas grūtības.

Piemērs superbeta (super-β)tranzistorus var izmantot KT3102, KT3107 sērijās. Tomēr tos var arī kombinēt, izmantojot Darlingtonas shēmu. Šajā gadījumā bāzes nobīdes strāvu var padarīt vienādu tikai ar 50 pA (šādu ķēžu piemēri ir darbības pastiprinātāji, piemēram, LM111 un LM316).

Tipiska pastiprinātāja fotoattēls, izmantojot kompozītmateriālu tranzistorus

Dārlingtonas ķēde

Viena veida šādu tranzistoru izgudroja elektroinženieris Sidnijs Darlingtons.

Saliktā tranzistora shematiskā diagramma

Salikts tranzistors ir vairāku tranzistoru kaskādes savienojums, kas savienoti tā, ka slodze iepriekšējā posma emitētājā ir nākamā posma tranzistora bāzes-emitera pāreja, tas ir, tranzistori ir savienoti ar kolektoriem, un ieejas tranzistora emitētājs ir savienots ar izejas tranzistora pamatni. Turklāt, lai paātrinātu aizvēršanos, kā ķēdes daļu var izmantot pirmā tranzistora pretestības slodzi. Šāds savienojums kopumā tiek uzskatīts par vienu tranzistoru, kura strāvas pastiprinājums, kad tranzistori darbojas aktīvajā režīmā, ir aptuveni vienāds ar pirmā un otrā tranzistora pastiprinājuma reizinājumu:

β с = β 1 ∙ β 2

Parādīsim, ka saliktam tranzistoram faktiski ir koeficientsβ , ievērojami lielāks par abām tā sastāvdaļām. Pieauguma iestatīšanadlb= dlb1, mēs iegūstam:

dle1 = (1 + β 1) ∙ dlb= dlb2

dlUz= dlk1+ dlk2= β 1 ∙ dlb+ β 2 ∙ ((1 + β 1) ∙ dlb)

Dalīšanās des uz ieslēgts dlb, mēs atrodam iegūto diferenciālo pārraides koeficientu:

β Σ = β 1 + β 2 + β 1 ∙ β 2

Jo vienmērβ >1 , varētu uzskatīt:

β Σ = β 1 ∙ β 1

Jāuzsver, ka koeficientiβ 1 Un β 1 var atšķirties pat viena veida tranzistoru gadījumā, jo emitētāja strāvaEs e2 V 1 + β 2reizes lielāka par emitētāja strāvuEs e1(tas izriet no acīmredzamās vienlīdzībasI b2 = I e1).

Siklai shēma

Darlington pāris ir līdzīgs Sziklai tranzistora savienojumam, kas nosaukts tā izgudrotāja Džordža Šiklaja vārdā, un to dažreiz sauc arī par komplementāru Darlington tranzistoru. Atšķirībā no Darlington ķēdes, kas sastāv no diviem viena un tā paša vadītspējas tipa tranzistoriem, Sziklai ķēdē ir dažādu polaritāti tranzistori ( p – n – p un n – p – n ). Siklau pāris uzvedas kā n–p–n - tranzistors ar lielu pastiprinājumu. Ieejas spriegums ir spriegums starp tranzistora Q1 bāzi un emitētāju, un piesātinājuma spriegums ir vienāds ar vismaz sprieguma kritumu pāri diodei. Ieteicams iekļaut zemas pretestības rezistoru starp tranzistora Q2 pamatni un emitētāju. Šo shēmu izmanto jaudīgos push-pull izejas posmos, ja tiek izmantoti tādas pašas polaritātes izejas tranzistori.

Sziklai kaskāde, līdzīga tranzistoram ar n – p – n pāreja

Kaskoda ķēde

Kompozītmateriāla tranzistors, kas izgatavots pēc tā sauktās kaskoda ķēdes, ir raksturīgs ar to, ka tranzistors VT1 ir savienots ķēdē ar kopīgu emitētāju, bet tranzistors VT2 ir savienots ķēdē ar kopīgu bāzi. Šāds salikts tranzistors ir līdzvērtīgs vienam tranzistoram, kas savienots kopējā emitētāja ķēdē, taču tam ir daudz labākas frekvences īpašības un lielāka neizkropļota jauda slodzē, un tas var arī ievērojami samazināt Millera efektu (palielinās līdzvērtīgā kapacitāte apgriežot pastiprinātāja elementu sakarā ar atgriezenisko saiti no izejas uz šī elementa ieeju, kad tas ir izslēgts).

Kompozītmateriālu tranzistoru priekšrocības un trūkumi

Augstas pastiprinājuma vērtības kompozītmateriālu tranzistoros tiek realizētas tikai statiskā režīmā, tāpēc kompozītmateriālu tranzistori tiek plaši izmantoti operacionālo pastiprinātāju ievades posmos. Augstas frekvences ķēdēs kompozītmateriālu tranzistoriem vairs nav šādu priekšrocību - strāvas pastiprināšanas ierobežojošā frekvence un kompozītmateriālu tranzistoru darbības ātrums ir mazāks par vienādiem parametriem katram tranzistoram VT1 un VT2.

Priekšrocības:

A)Augsts strāvas pastiprinājums.

b)Darlingtonas shēma tiek ražota integrētu shēmu veidā, un pie tādas pašas strāvas silīcija darba virsma ir mazāka nekā bipolāro tranzistoru darba virsma. Šīs shēmas ir ļoti interesantas pie augsta sprieguma.

Trūkumi:

A)Zema veiktspēja, īpaši pāreja no atvērta uz slēgtu stāvokli. Šī iemesla dēļ kompozītmateriālu tranzistori galvenokārt tiek izmantoti zemfrekvences taustiņu un pastiprinātāju ķēdēs; augstās frekvencēs to parametri ir sliktāki nekā viena tranzistora parametri.

b)Tiešā sprieguma kritums pāri bāzes-emitera savienojumam Darlingtonas shēmā ir gandrīz divreiz lielāks nekā parastajam tranzistoram, un silīcija tranzistoriem tas ir aptuveni 1,2–1,4 V (nevar būt mazāks par divreiz lielāku sprieguma kritumu p-n krustojumā). .

V)Augsts kolektora-emitera piesātinājuma spriegums silīcija tranzistoram aptuveni 0,9 V (salīdzinājumā ar 0,2 V parastajiem tranzistoriem) mazjaudas tranzistoriem un apmēram 2 V lieljaudas tranzistoriem (nevar būt mazāks par sprieguma kritumu p-n pārejā plus sprieguma kritums piesātinātajā ieejas tranzistorā).

Slodzes rezistora R1 izmantošana ļauj uzlabot dažus saliktā tranzistora raksturlielumus. Rezistora vērtība tiek izvēlēta tā, ka tranzistora VT1 kolektora-emitera strāva slēgtā stāvoklī rada sprieguma kritumu visā rezistorā, kas nav pietiekams, lai atvērtu tranzistoru VT2. Tādējādi tranzistora VT1 noplūdes strāvu nepastiprina tranzistors VT2, tādējādi samazinot kompozītmateriāla tranzistora kopējo kolektora-emitera strāvu izslēgtā stāvoklī. Turklāt rezistora R1 izmantošana palīdz palielināt saliktā tranzistora ātrumu, piespiežot aizvērt tranzistoru VT2. Parasti R1 pretestība ir simtiem omu lieljaudas Darlingtonas tranzistorā un vairāki kOmi maza signāla Darlingtonas tranzistorā. Ķēdes piemērs ar emitera rezistoru ir jaudīgs n-p-n Darlington tranzistors, tips KT825, tā strāvas pastiprinājums ir 10 000 (tipiskā vērtība) kolektora strāvai 10 A.