Транзисторы: схема, принцип работы,​ чем отличаются биполярные и полевые. Биполярные транзисторы Подключение транзисторов для управления мощными компонентами

Итак, давайте заранее договоримся, что в своих примерах мы будем использовать схему с ОЭ (Общим Эмиттером):

Плюсы этой схемы таковы, что эта схема усиливает и по напряжению, и по току. Поэтому, это схема чаще всего используется в электронике.

Ну что же, начнем изучение усилительных свойств транзистора именно с этой схемы. Есть у этой схемки очень интересный параметр. Называется он коэффициент усиления по току в схеме с Общим Эмиттером и обозначается буквой β (бета). Этот коэффициент показывает во сколько раз коллекторный ток превышает базовый в активном режиме работы транзистора

Также частенько, особенно на мультиметрах, его обозначают как h21э или Hfe .

Находим бету на практике

Давайте соберем схемку, с помощью которой, думаю, все встанет на свои места. С помощью этой схемы мы будет приблизительно замерять коэффициент β .

Для NPN транзистора схема будет выглядеть следующим образом:

Для PNP транзистора вот так:

Так как его проводимость NPN, следовательно, будем использовать вот эту схему:

Итак, что мы тут видим? Есть транзистор, два блока питания и два амперметра. Один амперметр ставим на измерение микроампер (мкА), а второй на измерение миллиампер (мА). На блоке питания Bat 2 выставим напряжение в 9 Вольт. Блок питания Bat 1 у нас со стрелочкой. Значит его значение будем менять от 0 и до 1-ого Вольта.

Схема у нас с ОЭ. Через базу-эмиттер и далее по контуру у нас протекает базовый ток I Б , а через коллектор-эмиттер и далее по контуру несется коллекторный ток I К . Для того, чтобы замерить этот ток (силу тока), мы в разрыв цепи цепанули по амперметру. Остается дело за малым. Замерить базовый ток (I Б) , замерить коллекторный ток (I К) и потом тупо разделить ток коллектора на ток базы. И из этого отношения мы приблизительно найдем коэффициент β . Все просто).

Вот два Блока питания :

Выставляем на Bat 2 напряжение в 9 Вольт:

Вся схема выглядит примерно вот так

Желтый мультиметр у нас будет замерять миллиамперы, а красный – микроамперы, поэтому на запятую на красном мультиметре не обращаем внимания.

Добавляем напряжение на Bat 1 от 0,6 Вольт и крутим крутилку до 1 Вольта, не забывая при этом фотографировать результаты. Высчитываем коэффициент β для некоторых замеров:

24,6мА/0,23мА=107

50,6мА/0,4мА=126,5

53,4мА/0,44мА=121,4

91,1мА/0,684мА=133,2

99,3мА/0,72мА=137,9

124,6мА/0,827мА=150,6

173,3мА/1,095мА=158

Находим среднее арифметическое:

β≈(107+126,5+121,4+133,2+137,9+150,6+158)/7=133

В даташите на КТ815Б коэффициент β может иметь значение в диапазоне от 50 и до 350. Наш коэффициент вполне укладывается в этот диапазон, значит транзистор жив и здоров. Усиливать будет.

Хочу добавить, что истинное значение коэффициента β измеряется чуток по другому. Для определения истинного значения надо измерять не постоянные токи, как мы это делали, а очень малые приращения этих токов, то есть производить измерения на переменном токе и малом сигнале:

При малом постоянном токе измеренное значение коэффициента бета меньше чем реальное, а при большом постоянном токе больше, чем реальное. Истина где-то посередине. Радиолюбители – народ не привередливый и в полевых условиях главное приблизительно узнать значение β .

Также мне очень понравился видео про биполярный транзистор от Паяльник ТВ. Рекомендую к просмотру в обязательном порядке:

h FE of a transistor is the current gain or amplification factor of a transistor.

h FE (which is also referred to as β) is the factor by which the base current is amplified to produce the amplified current of the transistor. The unamplified current is the base current, which then undergoes amplification by a factor of h FE to produce an amplified current which flows through the collector and emitter terminals.

A transistor works by feeding a current into the base of the transistor. The base current is then amplified by h FE to yield its amplified current. The formula is below:

I C = h FE I B =βI B

So if 1mA is fed into the base of a transistor and it has a h FE of 100, the collector current will be 100mA.

Every transistor has its own unique h FE . The h FE is normally seen to be a constant value, normally around 10 to 500, but it may change slightly with temperature and with changes in collector-to-emitter voltage.

Check the transistor"s datasheet for the h FE value in its specifications.

Note that h FE may refer to DC or AC current gain. Many datasheets may just specify one value, such as the DC gain. The datasheets will normally specify whether the h FE value is for DC or AC current gain.

Also, note that as the h FE value is highly variable, many datasheets will specify a minimum and maximum h FE for the transistor. It is very hard for transistors to be produced with a precise h FE value during the manufacturing process. Therefore, manufacturers generally specify a range that h FE may be within.

Because h FE is so widely variable and unpredictable in nature, good transistor circuit design is important to give stable, predictable amplification for transistor circuits to account for this unpredictability.

Процедура HFE Hear Follicle Extraction - брэндовое название методики трансплантации, сочетающая безоперационные методики FUE hand (изъятие волос) и FUI (трансплантация волос) и используя фиксированные ультрасовременные микрохирургические инструменты 0,5-0,9 мм, являясь по сути полностью безоперационной процедурой, с учетом новейших достижений развития медицины и использования многолетнего практического опыта наших специалистов по пересадке волос.

Сама методика FUE выполняется способом HFE (hand follicul extration), т.е. руками Доктора, без привлечения механизмов. Методика FUI выполняется специальным микроинструментом-имплантером Choi, аналогов которого нет в Росии.

Технология пересадки волос HFE - полностью безоперационная амбулаторная процедура, без единого разреза ни в зоне забора волос, ни в зоне их пересадки, абсолютно безболезненна, не повреждает кожи головы и не оставляет рубцов. Пересадка волос проводится без хирургического вмешательства в течение нескольких часов, под местной анестизией путем пересадки Ваших волос и позволяющая пересадить в проблемную зону до 6000-6500 FU (6-7 ст по Норвуду) за одну процедуру, за несколько часов (10-12 часов). Поэтому, соответственно, никаких послеоперационных осложнений (типа посттравматического отека, онемения кожи, синяков и других) не существует.

Ваш внешний вид не страдает, и Вы не теряете своей трудоспособности. Область забора волос и зона пересадки целы и выглядят эстетически привлекательно. После процедуры остаются маленькие микроранки (как после медицинского укола), которые заживают за 3-5 суток.

Пересаженные методом HFE волосы гарантированно вырастут (в соответствии со своим циклом в течение одного года) и уже никогда не выпадут. Через 3-4 месяца вырастут около 30% от пересаженных волос, через 6 месяцев - 50-60% и только через 10-12 месяцев - все 100%. НАГДЯДНОЕ сравнение методов по пересадке волос

Транзистор – полупроводниковый прибор, основное назначение которого – использование в схемах для усиления или генерирования сигналов, а также для электронных ключей.

В отличие от диода, транзистор имеет два p-n-перехода, соединенных последовательно. Между переходами располагаются зоны, имеющие разную проводимость (типа «n» или типа «р»), к которым подключаются выводы для подключения. Вывод от средней зоны называется «базой», а от крайних – «коллектор» и «эмиттер».

Разница между зонами «n» и «p» состоит в том, что у первой есть свободные электроны, а у второй – так называемые «дырки». Физически «дырка» означает нехватку электрона в кристалле. Электроны под действием поля, создаваемого источником напряжения, двигаются от минуса к плюсу, а «дырки» — наоборот. При соединении между собой областей с разной проводимостью электроны и «дырки» диффузируют и на границе соединения образуется область, называемая p-n-переходом. За счет диффузии область «n» оказывается заряженной положительно, а «р» — отрицательно, а между областями с различной проводимостью возникает собственное электрическое поле, сосредоточенное в области p-n-перехода.

При подключении плюсового вывода источника к области «р», а минуса – к «n» его электрическое поле компенсирует собственное поле p-n-перехода, и через него проходит электрический ток. При обратном подключении поле от источника питания складывается с собственным, увеличивая его. Переход запирается, и ток через него не проходит.

В составе транзистора есть два перехода: коллекторный и эмиттерный. Если подключить источник питания только между коллектором и эмиттером, то ток через него не пойдет. Один из переходов оказывается запертым. Чтобы его открыть, на базу подается потенциал. В результате на участке коллектор-эмиттер возникает ток, который в сотни раз больше тока базы. Если при этом ток базы изменяется во времени, то ток эмиттера в точности повторяет его, но с большей амплитудой. Этим и обусловлены усилительные свойства.

В зависимости от комбинации чередования зон проводимости различают транзисторы p-n-p или n-p-n. Транзисторы p-n-p открываются при положительном потенциале на базе, а n-p-n – при отрицательном.

Рассмотрим несколько способов, как проверить транзистор мультиметром.

Проверка транзистора омметром

Поскольку в составе транзистора имеется два p-n-перехода, то их исправность можно проверить по методике, используемой для тестирования полупроводниковых диодов. Для этого его можно представить эквивалентом встречного соединения двух полупроводниковых диодов.

Критериями исправности для них является:

• Низкое (сотни Ом) сопротивление при подключении источника постоянного тока в прямом направлении;
• Бесконечно большое сопротивление при подключении источника постоянного тока в обратном направлении.

Мультиметр или тестер измеряют сопротивление, используя собственный вспомогательный источник питания – батарейку. Напряжение ее невелико, но его достаточно, чтобы открыть p-n-переход. Меняя полярность подключения щупов от мультиметра к исправному полупроводниковому диоду, в одном положении мы получаем сопротивление в сотню Ом, а в другом – бесконечно большое.

Полупроводниковый диод бракуется, если

• в обоих направлениях прибор покажет обрыв или ноль;
• в обратном направлении прибор покажет любую значащую величину сопротивления, но не бесконечность;
• показания прибора будут нестабильными.

При проверке транзистора потребуется шесть измерений сопротивлений мультиметром:

• база-эмиттер прямое;
• база-коллектор прямое;
• база-эмиттер обратное;
• база-коллектор обратное;
• эмиттер-коллектор прямое;
• эмиттер-коллектор обратное.

Критерием исправности при измерении сопротивления участка коллектор-эмиттер является обрыв (бесконечность) в обоих направлениях.

Коэффициент усиления транзистора

Различают три схемы подключения транзистора в усилительные каскады:

• с общим эмиттером;
• с общим коллектором;
• с общей базой.

Все они имеют свои характеристики, а наиболее распространена схема с общим эмиттером. Любой транзистор характеризуется параметром, определяющим его усилительные свойства – коэффициент усиления. Он показывает, во сколько раз ток на выходе схемы будет больше, чем на входе. Для каждой из схем включения имеется свой коэффициент, разный для одного и того же элемента.

В справочниках приводится коэффициент h21э – коэффициент усиления для схемы с общим эмиттером.

Как проверить транзистор, измеряя коэффициент усиления

Одним из методов проверки исправности транзистора является измерение его коэффициента усиления h21э и сравнение его с паспортными данными. В справочниках дается диапазон, в котором может находиться измеренное значение для данного типа полупроводникового прибора. Если измеренное значение укладывается в диапазон, то он исправен.

Измерение коэффициента усиления производится еще и для подбора компонентов с одинаковыми параметрами. Это необходимо для построения некоторых схем усилителей и генераторов.

Для измерения коэффициента h21э мультиметр имеет специальный предел измерения, обозначенный hFE. Буква F обозначает «forward» (прямая полярность), а «Е» — схему с общим эмиттером.

Для подключения транзистора к мультиметру на его передней панели установлен универсальный разъем, контакты которого обозначены буквами «ЕВСЕ». Согласно этой маркировке подключаются выводы транзистора «эмиттер-база-коллектор» или «база-коллектор-эмиттер», в зависимости от их расположения у конкретной детали. Для определения правильного расположения выводов придется воспользоваться справочником, там же заодно можно узнать и коэффициент усиления.

Затем подключаем транзистор к разъему, выбрав предел измерения мультиметра hFE. Если его показания соответствуют справочным – проверяемый электронный компонент исправен. Если нет, или прибор показывает что-то невразумительное – транзистор вышел из строя.

Полевой транзистор

Полевой транзистор отличается от биполярного по принципу действия. Внутрь пластины кристалла одной проводимости («р» или «n») посередине внедряется участок с другой проводимостью, называемый затвором. По краям кристалла подключаются выводы, называемые истоком и стоком. При изменении потенциала на затворе изменяется величина токопроводящего канала между стоком и истоком и ток через него.

Входное сопротивление полевого транзистора очень большое, а вследствие этого он имеет большой коэффициент усиления по напряжению.

Как проверить полевой транзистор

Рассмотрим проверку на примере полевого транзистора с n-каналом. Порядок действий будет таким:

1. Переводим мультиметр на режим прозвонки диодов.
2. Плюсовой вывод от мультиметра подключаем к истоку, минусовой – к стоку. Прибор покажет 0,5-0,7 В.
3. Меняем полярность подключения на противоположную. Прибор покажет обрыв.
4. Открываем транзистор, подключив минусовой провод к истоку, а плюсовым коснувшись затвора. За счет существования входной емкости элемент остается открытым некоторое время, это свойство и используется для проверки.
5. Плюсовой провод перемещаем на сток. Мультиметр покажет 0-800 мВ.
6. Меняем полярность подключения. Показания прибора не должны измениться.
7. Закрываем полевой транзистор: плюсовой провод к истоку, минусовой – к затвору.
8. Повторяем пункты 2 и 3, ничего не должно измениться.

Всем привет! Сегодня мы снова поговорим о таком приборе, как мультиметр. Этот прибор, который еще называют тестером предназначен для измерения основных характеристик электрической цепи, электроприборов, в автомобилях – в общем везде, где есть электричество. Мы уже немножко разбирали в про мультиметры, сегодня более подробно коснемся того, что и как им можно мерить. Когда-то мультиметр был уделом лишь электриков. Однако сейчас им пользуются многие.

Существует много различных моделей мультиметров. Есть класс приборов для измерений только определенных характеристик, . Мультиметры условно сводятся к двум типам:

1. аналоговые мультиметры – данные отображаются стрелкой. Это мультиметры, которые до сих пор используют люди старой закалки, они часто не могут или не хотят работать с современными приборами;
2. цифровые мультиметры – данные отображаются цифрами. Этот вид тестеров пришел на смену стрелочным, я например, предпочитаю пользоваться таким прибором.

Поскольку цифровые приборы являются сейчас самыми распространенными, то описание этого прибора мы и рассмотрим на его примере. Ниже приведены основные обозначения, которые встречаются, практически на любой модели мультиметра.

Если осмотреть переднюю панель мультиметра, то на ней можно выделить восемь блоков с различными обозначениями:

Что показывает мультиметр при выборе различных режимов работы?

Они располагаются вокруг круглого переключателя, с помощью которого можно устанавливать необходимый режим. На переключателе место контакта обозначено точкой или рельефным треугольничком. Обозначения разделены на сектора. Практически все современные мультиметры имеют подобную разбивку и круглый переключатель.

сектор OFF . Если установить переключатель в это положение – прибор выключен. Есть и модели, которые автоматически выключаются через некоторое время. Это очень удобно, потому что я например во время работы его забываю выключать, да и не удобно когда меряешь, потом паяешь все время выключать его. Батареи хватает надолго.

2 и 8 – два сектора с обозначением V , этим символом обозначается напряжение в вольтах. Если просто символ V – то измеряется постоянное напряжение, если V~ , измеряется переменное напряжение. Стоящие рядом цифры показывают диапазон измеряемого напряжения. Причем постоянное измеряется от 200m (милливольт) до 1000 вольт, а переменное от 100 до 750 вольт.

3 и 4 – два сектора для измерения постоянного тока. Красным выделен всего один диапазон для измерения тока до 10 ампер. Остальные диапазоны составляют: от 0 до 200, 2000 микроампер, от 0 до 20, 200 миллиампер. В обычной жизни десяти ампер вполне хватает, при измерении силы тока мультиметр включается в цепь путем подключения щупов в нужное гнездо, специально предназначенное для измерения силы тока. Как-то раз я впервые попробовал измерить силу тока в розетке своим первой простенькой моделью тестера. Пришлось менять щупы на новые — штатные выгорели.

5 (пятый) сектор. Значок похож на Wi-Fi . 🙂 Установка переключателя в этом положении позволяет проводить звуковую прозвонку цепи например нагревательного элемента.

6 (шестой) сектор – установка переключателя в данное положение проверяет исправность диодов. Проверка диодов — очень востребованная тема среди автомобилистов. Можно самому проверить исправность например диодного моста автомобильного генератора:

7 – символ Ω . Здесь измеряется сопротивление 0 до 200, 2000 Ом, от 0 до 20, 200 или 2000 кОм. Так же очень востребованный режим. В любой электрической схеме больше всего элементов сопротивления. Бывает, что измерением сопротивления быстро находишь неисправность:

Что такое режим HFE на мультиметре?

Переходим к более продвинутым функциям Есть на мультиметре такой тип измерений, как HFE . Это проверка транзисторов, или коэффициента передачи тока транзистора. Для такого измерения имеется специальный разъем. Транзисторы — важный элемент, их нет пожалуй только в лампочке, но и там они наверное уже скоро появятся. Транзистор — один из самых уязвимых элементов. Они выгорают чаще всего из- за скачков напряжения и т.д. Я недавно заменил два транзистора в зарядном устройстве для автомобильного аккумулятора. Для проверки использовал тестер, транзисторы выпаивал.

Выводы разъема обозначены такими буквами, как «E, B и C». Это означает следующее: «Е» — эмиттер, «В» — база, и «С» — коллектор. Обычно у всех моделей есть возможность измерять оба типа транзисторов. У недорогих моделей мультиметров бывает весьма неудобно проверять выпаянные транзисторы из-за их коротких, обрезанных ножек. А новые — самое то:):). Смотрим видео, как проверить исправность транзистора с помощью тестера:

Транзистор в зависимости от его типа (PNP или NPN) вставляется в соответствующие разъемы и по показаниям на дисплее определяется исправен он или нет. При неисправности на дисплее появляется 0 . Если Вы знаете коэффицент передачи тока проверяемого транзистора, Вы сможете проверить его в режиме HFE сверив показания тестера и паспотных данных транзистора

Как обозначают сопротивление на мультиметрах?

Одно из основных измерений, которые снимаются мультиметром – это сопротивление. Обозначается он символом в виде подковы: Ω, греческая омега. При наличии на корпусе мультиметра только такого значка, прибор измеряет сопротивление автоматически. Но чаще рядом стоит диапазон из цифр: 200, 2000, 20k, 200k, 2000k. Буква «k » после цифры обозначает префикс «кило», что в системе измерений СИ соответствует цифре 1000.

Зачем кнопка hold в мультиметре и для чего она нужна?

Кнопка Data hold , которая имеется у мультиметра одними считается бесполезной, другие, наоборот, пользуются ей часто. Означает она удержание данных. Если нажать на кнопку hold, то данные, отображаемые на дисплее зафиксируются и будут отображаться постоянно. При повторном нажатии мультиметр вновь вернется в рабочий режим.

Функция эта бывает полезна, когда у Вас к примеру ситуация когда вы пользуйтесь поочередно двумя приборами. Вы провели какое-то эталонное измерение, вывели его на экран, а другим прибором продолжаете измерять, постоянно сверяясь с эталоном. Эта кнопка есть не на всех моделях, предназначена она для удобства.

Обозначения постоянного (DC) и переменного тока (АС)

Измерение постоянного и переменного тока мультиметром так же является его основной функцией, как и измерение сопротивления. Часто на приборе можно встретить такие обозначения: V и V~ — постоянное и переменное напряжение соответственно. На некоторых приборах постоянное напряжение обозначается DCV, а переменное АСV.

Опять же измерять ток удобнее в автоматическом режиме, когда прибор сам определяет сколько вольт, но эта функция есть в моделях подороже. В простых моделях постоянное и переменное напряжение при измерениях нужно измерять переключателем в зависимости от измеряемого диапазона. Об этом читайте подробно ниже.

Расшифровка обозначений 20к и 20м на мультиметре

Рядом с цифрами, обозначающими диапазон измерений, можно увидеть такие буквы, как µ, m, k, M . Это, так называемые, префиксы, которые обозначают кратность и дробность единиц измерения.

• 1µ (микро) – (1*10-6 = 0,000001 от единицы);
• 1m (милли) – (1*10-3 = 0,001 от единицы);
• 1k (кило) – (1*103 = 1000 единиц);
• 1M (мега) – (1*106 = 1000000 единиц);

Например, для проверки тех же ТЭНов лучше брать тестер с функцией мегометра. У меня был случай, когда неисправность ТЭНа в посудомойке удалось выявить только этой функцией. Для радиолюбителей конечно подойдут более сложные приборы — с функцией измерения частот, емкости конденсаторов и так далее. Сейчас очень большой выбор этих приборов, китайцы чего только не делают.