27_13.pdf

Pierwsze kroki

Tranzystory

dla początkujących

część 3

Przed miesiącem zrozumiałeś wreszcie z grubsza działanie tranzystora. Na pewno drżysz z niecierpliwości, i zastana−

wiasz się, dlaczego nie tłumaczę ci, jak tranzystor wzmacnia napięcie. Dlaczego tyle uwagi poświęciłem wzmacnianiu prą−

du i dlaczego tak obszernie tłumaczyłem ci sprawę spadków napięć i źródeł prądowych.

Wytrzymaj jeszcze trochę – wszystko poznasz po kolei. Za miesiąc wytłumaczę ci szczegółowo to, na co tak niecierpli−

wie czekasz: mianowicie jak tranzystor wzmacnia napięcie.

Dziś zajmiemy się szczegółowo przede wszystkim wejściem tranzystora, to znaczy złączem baza−emiter. Poznasz kilka

ważnych zagadnień praktycznych. Choć może wydadzą ci się niepotrzebne, jestem przekonany, że już niebawem wyko−

rzystasz je w praktyce. Nie lekceważ podanego materiału, bo są to wiadomości niezbędne do gruntownego zrozumienia

tematu tranzystorów. Nie ukrywam, że chcę cię od razu wrzucić na głębokie wody i przynajmniej zasygnalizować zagadnie−

nia wykraczające poza elementarne podstawy. Jeśli należysz do tych, którzy nie chcą wychylać się poza elementarz, nie

czytaj wszystkiego – na końcu artykułu zamieściłem ramkę z informacjami naprawdę podstawowymi.

PNP i NPN

W poprzednim odcinku jakoś tak samo

wyszło, że obwód baza−emiter w tranzys−

torze zachowuje się ni mniej ni więcej,

tylko tak jak dioda. To nie przypadek – tak

jest naprawdę. Śmiało możesz wyobra−

żać sobie, że tranzystor składa się

z dwóch niezależnych obwodów, czy też

elementów:

•• obwód baza−emiter zawiera najzwyklej−

szą diodę,

•• obwód kolektor−emiter zawiera źródło

prądowe.

W poprzednim odcinku, gdy tłuma−

czyłem ci działanie tranzystora na przy−

kładzie gaźnika, doszliśmy do tranzysto−

ra NPN. Na pewno bez problemu zrozu−

miałeś jego działanie. Teraz pomału za−

pomnij o gaźniku, a pamiętaj tylko, że

tranzystor to w rzeczywistości źródło

prądowe sterowane prądem bazy. Jeśli

przyswoisz sobie tę definicję, nie bę−

dziesz miał żadnych kłopotów z tranzys−

torem PNP.

Jego działanie jest takie same, jak

tranzystora NPN, inny jest tylko kieru−

nek przepływu prądów. Kierunki prą−

dów w obu tranzystorach możesz zo−

baczyć na rysunku 12. Zapamiętaj raz

na zawsze, że strzałłka w symbollu tran−

zystora (w obwodziie emiitera)) wskazu−

jje kiierunek przepłływu prądu ((od dodat−

niiego do ujjemnego biieguna źródłła za−

siillaniia)).

Celowo rysuję ci tranzystor PNP

w sposób pokazany na rysunku 13a, a nie

w sposób z rysunku 13b.

Czy sam potrafisz odpowiedzieć, dla−

czego? Przecież na różnych schematach

spotyka się sposób z rysunku 13b.

Rys. 12.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98

Pierwsze kroki

Żadnego błędu w ta−

kim narysowaniu nie ma,

ja tylko chciałbym cię od

początku przyzwyczaić

do zdrowych zasad. Cho−

dzi tylko i wyłącznie

o sposób rysowania

schematów . Na pewno

zauważyłeś, że niektóre

schematy narysowane są

jakoś tak fajnie, w prze−

jrzysty sposób, że już na

pierwszy rzut oka widać,

jak działa dany układ,

a przy okazji można się

zorientować, jakie są na−

pięcia stałe w poszcze−

gólnych punktach układu.

Inne schematy nary−

sowane są w jakiś po−

krętny, bardzo zawikłany

sposób, i trzeba się du−

żo nabiedzić, żeby się

zorientować, jak taki

układ funkcjonuje, a na

pewno ze sposobu nary−

sowania nie wynikają

żadne wnioski, odnośnie napięć stałych

w układzie.

Jeszcze raz podkreślam, że różnica po−

lega tylko na sposobie narysowania sche−

matu.

Rys. 14a.

waniu swoich schematów. Wtedy bę−

dziesz rysował tranzystor PNP tak, jak na

rysunku 13a, a nie według rysunku 13b.

To była dygresja na marginesie – spo−

sób rysowania schematów nie ma prze−

cież wpływu na działanie tranzystora.

Ułatwia tylko analizę układu.

Zajmiemy się teraz złączem baza−emi−

ter tranzystora. Wiesz już, że tranzystory

PNP i NPN różnią się jedynie kierunkiem

przepływu prądów. Podane dalej wiado−

mości, w równym stopniu dotyczą obu

typów tranzystorów.

kierunku przewodzenia potrzeba niewiel−

kiej siły, a więc niewielkiego ciśnienia.

Pomyśl, to bardzo ważny wniosek: na

takim elemencie nie może wystąpić duży

spadek ciśnienia, bo już małe ciśnienie ot−

wiera klapkę całkowicie, umożliwiając prze−

pływ praktycznie dowolnych ilości wody.

Tak samo jest z diodą. Dioda przepusz−

cza prąd w jednym kierunku. Ten

„słuszny” kierunek nazywamy kierun−

kiem przewodzenia. Już stosunkowo nie−

wielkie napięcie „otwiera” diodę powo−

dując przepływ prądu. Na przewodzącej

diodzie występuje niewielki spadek na−

pięcia. Zauważ, że to napięcie (spadek

napięcia) na przewodzącej diodzie nie

Rys. 13.

Dioda i złącze baza –

emiter

Zaczynamy od

stwierdzenia, że złą−

cze baza−emiter ma

właściwości zwykłej

diody półprzewodniko−

wej. Żeby dogłębnie

zrozumieć zachowa−

nie tranzystora w ukła−

dzie, i żeby umieć sa−

modzielnie dobrać wa−

runki pracy tranzysto−

ra, musisz dobrze ro−

zumieć działanie i pa−

rametry diody.

Przypomnę ci więc

właściwości diody.

Hydrauliczną analogię

diody znajdziesz na ry−

sunku 15. Zastosowa−

na sprężynka jest bar−

dzo słaba (podatna),

więc do otwarcia

klapki „w słusznym”

Żeby schemat był w miarę przejrzysty

warto przestrzegać podstawowych

zasad:

– „prądy zasilania na schemacie” powin−

ny płynąć z góry na dół

– „sygnały na schemacie” powinny

przebiegać z lewej strony na prawą.

– w miarę możliwości punkty o napięciu

bardziej dodatnim powinny być naryso−

wane wyżej niż punkty o napięciu niż−

szym.

Rysunek 14 pokazuje dwa sposoby

narysowania schematu ideowego tego

samego układu. Pierwszy uwzględnia po−

wyższe zasady, drugi nie. Który ze sche−

matów jest łatwiejszy do analizy?

Sprawa jest o tyle aktualna, że w sche−

matach nadsyłanych do Redakcji przez Czy−

telników, zwłaszcza do Szkoły Konstrukto−

rów, często spotykam „kwiatki” podobne

do rysunku 14b.

Przyzwyczaj się więc do podanych

zdrowych reguł i uwzględniaj je przy ryso−

Rys. 14b.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98

Pierwsze kroki

Rys. 16a.

Rys. 16b.

Rys. 15.

sposoby. Obie skale na rysunku 16a są li−

niowe, natomiast na rysunku 16b prąd na

osi pionowej zaznaczono w skali logaryt−

micznej, a napięcie, jak poprzednio,

w skali liniowej. Choć wierzyć się nie

chce, jeszcze raz przypominam, że jest to

charakterystyka tej samej diody, tylko na−

rysowana nieco inaczej.

Wystarczy popatrzyć na rysunek b, by

przekonać się, że gdy prąd zaznaczy się

na skali logarytmicznej, to wybitnie krzy−

wa charakterystyka z rysunku a w dziwny

sposób się prostuje, przynajmniej w za−

kresie mniejszych prądów. Właśnie tu

masz czarno na białym logarytmiczną za−

leżność napięcia na diodzie od płynącego

prądu. Nawet jeśli nie wiesz co to jest lo−

garytm (naturalny), nie przeszkodzi ci to

w uchwyceniu sensu mary logarytmicz−

nej – przyjrzyj się po prostu wartościom

prądu oznaczonym na pionowej osi. Prze−

cież mamy prawo zaznaczyć na osi piono−

wej prąd w taki trochę nietypowy sposób

(a może właśnie typowy dla natury), by

dziesięciokrotnej zmianie wartości odpo−

wiadała jedna działka na osi. Nie musisz

się dalej w to wgłębiać, zapamiętaj tylko

i przyjmij do wiadomości, iż profesjonaliś−

ci często wykorzystywali i pomimo ofen−

sywy układów cyfrowych, nadal wyko−

rzystują zależność wyraźnie widoczną na

rysunku 16b do logarytmowania sygna−

łów, a także do analogowego mnożenia,

dzielenia, potęgowania i pierwiastkowa−

nia. Może będzie to dla ciebie zaskocze−

niem, ale właśnie dioda (lub złącze baza−

emiter tranzystora) dobrze nadaje się do

przeprowadzania operacji matematycz−

nych na sygnałach analogowych. Na przy−

kład tę logarytmiczną zależność wyko−

rzystuje zdecydowana większość prze−

tworników prawdziwej wartości skutecz−

nej (ang. True RMS). A przetworniki True

RMS spotkasz w wielu cyfrowych mierni−

kach uniwersalnych lepszej klasy. Tyle

o logarytmowaniu, na razie głębsza wie−

dza na ten temat nie jest ci potrzebna.

Wracajmy do charakterystyki z rysunku

16a. Ja tu ci truję, że masz jakąś skompli−

kowaną logarytmiczną zależność (na co

rzeczywiście wskazuje rysunek 16b), a ty

do tej pory spotykałeś się z popularnym

stwierdzeniem, iż spadek napięcia na

krzemowej diodzie (i tak samo na złączu

baza−emiter tranzystora) ma stałą war−

tość. Jedni podają, że wynosi 0,7V, inni

0,6V, a jeszcze inni podają wartość około

0,6...0,8V. I co? Kto tu kłamie?

W rzeczywistości nie ma tu znaczącej

sprzeczności, ale sprawa wymaga drob−

nego uściślenia.

Popatrz na rysunek 17. Jest to w zasa−

dzie to samo co na rysunku 16a, charak−

terystyka dotyczy jednak tylko prądów

o wartościach do 1mA, a nie jak poprzed−

nio, do 100mA. Zauważ, że zgodnie z ry−

sunkiem 17, dla napięć do 0,5V, prąd dio−

dy rzeczywiście ma bardzo małą wartość.

To samo możesz sprawdzić na rysunku

16b. Pamiętaj, że 1µA (mikroamper), to

jedna milionowa ampera.

może dowolnie rosnąć. Do pełnego

„otwarcia” diody, czyli nawet przy bardzo

dużych prądach, potrzebne napięcie (spa−

dek napięcia) jest niewielkie.

Być może słyszałeś, że przy napięciu

(przewodzenia) poniżej 0,6V...0,7V dio−

da krzemowa nie przewodzi, a prąd po−

jawia się dopiero dla napięć wyższych

niż te 0,6V...0,7V. Takie są potoczne wy−

obrażenia.

Ale być może słyszałeś, że napięcie na

diodzie jest proporcjonalne do logarytmu

płynącego przez nią prądu. Zapewne nie−

wiele z tego sformułowania rozumiesz.

Moglibyśmy pominąć ten wątek, ale ja

od razu chcę rzucić cię na głębokie wody,

dlatego przyjrzymy się nieco bliżej tej

sprawie.

Obejrzyj sobie charakterystykę prądo−

wo−napięciową diody (czyli zależność na−

pięcia i prądu). Zwykle rysuje się ją w ten

sposób, że na osi poziomej zaznacza się

napięcie, a na osi pionowej – prąd. Taki

sposób narysowania sugeruje, że ustala−

my (wymuszamy) jakieś napięcie na dio−

dzie, i w zależności od tego napięcia,

przez diodę płynie odpowiedni prąd. Tak

jest tylko w teorii (oraz ewentualnie pod−

czas eksperymentów w szkolnej praco−

wni). W praktyce podchodzimy do spra−

wy odwrotnie: oto przez diodę płynie ja−

kiś prąd, i przy przepływie tego prądu na

diodzie występuje jakieś napięcie (spa−

dek napięcia). Jest to tak zwane napięcie

przewodzenia diody. Niezależnie od po−

dejścia, rezultat jest zawsze ten sam: da−

nej wartości prądu odpowiada określona

wartość napięcia i odwrotnie. Zależność

tę możemy zaznaczyć na rysunku – właś−

nie to jest charakterystyka diody w kie−

runku przewodzenia.

Nas w tej chwili interesuje, jak zmienia

się napięcie na diodzie (a właściwie na złą−

czu baza−emiter tranzystora) w zależności

od prądu (prądu bazy tego tranzystora).

Rysunek 16a i b pokazuje charakterys−

tykę tej samej diody, narysowaną na dwa

Rys. 17.

Sam widzisz, że w wielu sytuacjach

śmiało możemy mówić, że dla napięć po−

niżej 0,5V, dioda praktycznie nie przewo−

dzi prądu.

Trochę inaczej wygląda jednak sprawa

z diodą prostowniczą, a inaczej z obwo−

dem bazy tranzystora. Dla diody prostow−

niczej prąd rzędu 1 czy nawet 10 mikro−

amperów, to prąd wręcz pomijalnie mały.

A dla tranzystora?

W tranzystorach, prąd kolektora pły−

nący podczas normalnej pracy ma zwyk−

le wartość w zakresie od ułamków mi−

liampera do co najwyżej setek miliam−

perów (na razie pomijamy tranzystory

dużej mocy). Uwzględniając, że tranzys−

tor wzmacnia prąd, wychodzi na to, że

prąd bazy tranzystora pracującego w ty−

powym układzie ma wartość od ułam−

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98

Pierwsze kroki

ków mikroampera do pojedynczych mi−

liamperów.

Właśnie, w niektórych twoich ukła−

dach prąd bazy może mieć wartość rzę−

du 1 mikroampera lub nawet mniej!

Czyli zgodnie z rysunkiem 16b, dla ta−

kich prądów bazy, napięcie baza−emiter

tranzystora będzie mieć wartość

0,5...0,7V.

Zauważ, że przy tysiąckrotnej zmianie

prądu (bazy), napięcie zmieni się tylko

o około 200mV.

Teraz już chyba zrozumiałeś, iż

w mniej precyzyjnych obliczeniach może−

my przyjąć w uproszczeniu jakąś średnią,

stałą wartość, np. właśnie 0,6V lub 0,65V.

Ot i cała tajemnica!

Proste? Tak, ale my tu trochę uprości−

liśmy sprawę, pomijając bez wahania prą−

dy poniżej 1 mikroampera, mówiąc iż są

to pomijalnie małe wartości. Wyobraź so−

bie, że w profesjonalnych układach loga−

rytmujących użyteczny zakres prądów

często sięga 100pA do 1mA. 100 pi−

koamperów to 0,1 nanoampera czyli jed−

na dziesięciomiliardowa ampera. Ty na ra−

zie nie próbuj myśleć o prądach rzędu pi−

koamperów (i pracować przy takich prą−

dach); pozostaw to zawodowcom.

Wracajmy do tranzystora.

Jak widać z analizowanych charakte−

rystyk, napięcie między bazą i emiterem,

oznaczane UBE, podczas normalnej pra−

cy tranzystora nie przekracza 0,8V. Jeśli

w jakimś realnym układzie byłoby więk−

sze, to tranzystor na pewno jest uszko−

dzony. Przykładowo, jak wynikałoby z ry−

sunku 16, przy napięciu UBE równym 1V,

prąd bazy tranzystora musiałby wynosić

ponad 1A, a tranzystorów o tak dużym

prądzie bazy na pewno nie spotkasz

w swoim życiu.

Zapamiętaj więc ważną informację

praktyczną: jjeśllii napiięciie U BE zwykłłego

tranzystora NPN lub PNP (w kiierunku

przewodzeniia)) zmiierzone w ukłładziie,, wy−

nosii ponad 0,,8V,, to tranzystor ten

NA PEWNO jjest uszkodzony.

Problemem mocy strat i odprowadza−

nia ciepła zajmiemy się w przyszłości, te−

raz chodzi mi tylko o jedną drobną spra−

wę. Aby uzyskać duże prądy w obwodzie

kolektora, musimy pracować przy odpo−

wiednio dużych prądach bazy. Prądy bazy

będą znaczne, ponieważ tranzystory du−

żej mocy mają zwykle współczynnik

wzmocnienia prądowego mniejszy, niż

tranzystory małej mocy. Jeśli na przykład

wzmocnienie tranzystora mocy wynosi

50, to dla uzyskania prądu kolektora rów−

nego 10A, prąd bazy musi wynieść 0,2A.

Jak myślisz, czy w tranzystorach dużej

mocy napięcie baza−emiter musi być

większe, niż w tranzystorach małej mocy?

Tak wynikałoby z rysunku 16.

Pamiętaj jednak, że rysunek ten doty−

czy jakiejś konkretnej diody, czy konkret−

nego złącza baza−emiter.

Jak myślisz, czy wartość spadku na−

pięcia przy danym prądzie będzie zależeć

od powierzchni tego złącza?

Maleńki tranzystor małej mocy ma

małą powierzchnię złącza, duży tranzys−

tor mocy będzie miał znacznie większą

powierzchnię tego złącza.

Masz rację, o wartości napięcia zade−

cyduje gęstość prądu przypadająca na

jednostkę powierzchni tego złącza.

Wniosek?

Napięcie baza−emiter w tranzystorach

dużej mocy przy znacznych prądach bazy

może być nawet mniejsze, niż w tranzys−

torach małej mocy.

Ta informacja nie jest może najważ−

niejsza, ale powinieneś o tym wiedzieć,

by potem po zmierzeniu napięć w jakimś

układzie z tranzystorami mocy nie dziwić

się i nie szukać dziury w całym.

zmiany wywołane zmianami wartości

prądu bazy!

Pamiętaj też o grzaniu się tranzysto−

rów, także tych małej mocy.

Wnioski?

Z wartości napięcia emiter−baza nie−

wiele dowiesz się o prądzie bazy. Szcze−

rze mówiąc, w związku ze znacznym

wpływem temperatury, napięcie to nie

daje praktycznych informacji. Jedynie jeś−

li jest większe niż 0,8V, to nieodwołalny

znak, iż tranzystor jest uszkodzony.

Czy to znaczy, że dokładna wartość na−

pięcia baza−emiter nigdy nas nie obchodzi,

bo nie niesie żadnej pewnej informacji?

Nie! Co istotne, jeśli prąd ma stałą

wartość, to zmiany napięcia pod wpły−

wem temperatury są, można powiedzieć

– liniowe, czyli zmiana napięcia przewo−

dzenia jest wprost proporcjonalna do

zmian temperatury. Co jeszcze ważniej−

sze, zmiany te są powtarzalne, czyli nie

zmieniają się z upływem czasu.

Wszystko to powoduje, że zwykła dio−

da lub złącze baza−emiter tranzystora mo−

gą być z powodzeniem użyte do pomiaru

temperatury. Przy odpowiedniej budowie

układu pomiarowego i właściwym wy−

skalowaniu, można uzyskać bardzo dobrą

dokładność pomiaru, rzędu 0,1...0,2°C.

Sposób ten bardzo często używany

jest do pomiaru temperatur w zakresie −

40...+125°C. Jest tylko jeden drobny

szkopuł. Otóż w praktyce w procesie pro−

dukcji półprzewodników nie udaje się

uzyskać idealnie takich samych paramet−

rów dla wszystkich egzemplarzy diod czy

tranzystorów, nawet pochodzących z tej

samej partii produkcyjnej i z tej samej

płytki krzemowej.

Wpływ temperatury

Na rysunku 16 zaznaczyłem ci, w ja−

kich granicach zmienia się napięcie na

złączu baza−emiter przy różnych prądach

bazy. Nie znaczy to jednak, że mając cha−

rakterystykę konkretnego tranzystora

i znając prąd bazy, potrafisz precyzyjnie

określić, jakie będzie napięcie między ba−

zą a emiterem.

Czy już wiesz, dlaczego?

Otóż nie uwzględniłeś wpływu tempe−

ratury.

Rysunek 16 pokazuje charakterystykę

dla jakiejś jednej temperatury – zwykle

jest to temperatura pokojowa rzędu

+25°C. Tymczasem ze wzrostem tempe−

ratury napięcie przewodzenia na diodzie

i złączu tranzystora zmniejsza się.

Dla konkretnego egzemplarza tran−

zystora czy diody wpływ temperatury po−

kazany jest na rysunku 18a.

Może się zdziwisz, ale niedwuznacz−

nie wychodzi na to, że zmiany napięcia

baza−emiter pod wpływem zmian tempe−

ratury mogą być znacznie większe, niż

Rys. 18a.

Tranzystory mocy

W naszej praktyce używamy zwykle

tranzystorów małej mocy. Chodzi o to, że

w tranzystorze w czasie pracy wydziela

się w postaci ciepła jakaś moc – nazywa−

my ja mocą strat. Małe tranzystory mogą

pracować przy niewielkich prądach kolek−

tora (do 100...300mA), a wydzielana moc

strat nie może być większa niż

0,1...0,6W, zależnie od typu tranzystora.

W niektórych przypadkach musimy

pracować z większymi prądami, a wy−

dzielana moc jest znacznie większa. Wte−

dy stosujemy tranzystory dużej mocy.

Mają one większe obudowy i przystoso−

wane są do przykręcenia do radiatora

chłodzącego.

Rys. 18b.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98

Pierwsze kroki

Zawsze występuje pewien rozrzut pa−

rametrów, i ostatecznie w niektórych ka−

talogach charakterystyka diody czy złącza

baza−emiter wygląda tak jak na rysun−

ku 18b. Obszar zacieniowany wskazuje

na spodziewany rozrzut parametrów po−

między egzemplarzami.

Już z tego widać, że przy wykorzysta−

niu złącza półprzewodnikowego do po−

miaru temperatury, niezbędna jest indy−

widualna kalibracja dla każdego egzemp−

larza. W książkach czasem podaje się, że

napięcie na złączu zmienia się z tempera−

turą o −2,2mV na stopień Celsjusza. Owe

−2,2mV trzeba traktować jako wartość

orientacyjną, a nie ścisłą. Zresztą inne

źródła podają wartość tego współczynni−

ka −2mV/°C.

Na razie nie będziesz chyba projekto−

wał układów pomiaru temperatury, ale po−

winieneś wiedzieć, że właściwości złącza

B−E umożliwiają taki pomiar. Przedstawio−

na zależność wykorzystywana jest nie tyl−

ko do budowy termometrów elektronicz−

nych. Powszechnie stosuje się ją w ukła−

dach scalonych do realizacji obwodów za−

bezpieczenia termicznego. Czy wiesz na

jakiej zasadzie pracuje taki obwód?

Wystarczy ustawić napięcie baza−emi−

ter tranzystora na wartość, powiedzmy,

0,5V. Jak widać z rysunkach 16, 17 oraz

18, w temperaturze pokojowej popłynie

wtedy pomijalnie mały prąd bazy. Prąd

kolektora też będzie pomijalnie mały. Jeś−

li temperatura będzie rosnąć, to rosnąć

będzie też prąd bazy, a tym samym prąd

kolektora. Gdy prąd kolektora przekroczy

ustaloną wartość, zadziała współpracują−

cy obwód zabezpieczenia cieplnego.

Zależność parametrów od temperatu−

ry w niektórych układach jest zaletą, ale

jak łatwo się domyślić, na przykład w pre−

cyzyjnych układach pomiarowych jest

przekleństwem, z którym trzeba walczyć

wszelkimi siłami. To jednak jest już od−

rębny, bardzo szeroki temat, do którego

może jeszcze wrócimy. Na razie zajmie−

my się kolejną podstawową sprawą.

miętaj to i nawet nie próbuj podobnych

sztuczek.

Rysunek 19 nasuwa jednak pytanie,

czy aby w układzie elektronicznym nie

można zamienić miejscami emitera i ko−

lektora tranzystora? Inaczej mówiąc, czy

kolektor mógłby pełnić rolę emitera i od−

wrotnie?

Pytanie jest jak najbardziej poważne,

a starsi Czytelnicy pamiętają zapewne, że

niektóre dawne radzieckie tranzystory po

zamianie roli emitera z kolektorem, pra−

cowały tak samo, albo nawet lepiej.

To prawda, że niektórym tranzysto−

rom, wykonywanym bardzo starymi tech−

nologiami, było niemal wszystko jedno,

która elektroda ma być kolektorem, a któ−

ra emiterem. Ale to były bardzo dawne

czasy. Natomiast współczesne tranzysto−

ry produkowane są pod kątem określo−

nych zastosowań, i nie będą dobrze pra−

cować po zamianie emitera z kolektorem.

Być może czytałeś gdzieś o tak zwanej

pracy inwersyjnej tranzystora. Zapomnij

o tym. W układach, które będziesz mon−

tował, ewentualnie konstruował, tranzys−

tory „zwykłe” czyli bipolarne będą praco−

wać w normalny sposób.

A więc nie kombinuj z zamianą miejs−

cami emitera i kolektora.

Ale to jeszcze nie wszystko.

Czy tranzystor może pracować przy

„odwrotnym” napięciu między bazą

a emiterem. Co się

stanie w układzie

z rysunku 21, gdy

napięcie bazy tran−

zystora NPN bę−

dzie niższe niż na−

pięcie emitera?

Rysunki 12 i 19

nie sygnalizują żad−

nych ograniczeń.

Czy więc napię−

cie na bazie tranzystora z rysunku 21 mo−

że mieć dowolnie dużą wartość ujemną?

Zapewne nie, spodziewamy się, iż złącze

to, jak każda dioda, ma określone dopusz−

czalne napięcie wsteczne (kilkadziesiąt

woltów).

Tu mam dla ciebie niespodziankę (o ile

jeszcze tego nie wiesz): złącze baza−emi−

ter spolaryzowane w kierunku zaporo−

wym zachowuje się jak dioda Zenera

o napięciu pracy około 6,2V (niektóre

źródła podają 5...7V).

Jeśli jeszcze nie wiesz, co to jest dio−

da Zenera przyjmij, iż jest to po prostu

stabilizator napięcia.

Czyli po podaniu na bazę napięcia

wstecznego o wartości przekraczającej

napięcie przebicia, przez złącze emiter−

baza popłynie prąd. Słowo „przebicie” za−

brzmiało groźnie, ale nie ma się czego

bać – o ile tylko prąd nie będzie zbyt du−

ży (by cieplnie uszkodzić złącze), tranzys−

torowi nic się nie stanie. Przebicie takie

na pewno nie uszkodzi trwale tranzystora

Krótko mówiąc, tranzystor może peł−

nić rolę diody Zenera czyli stabilizatora

napięcia. Na rysunku 22 pokazałem ci

cztery przykłady wykorzystania tranzysto−

rów w tej roli. Zauważ, że w każdym przy−

padku złącze emiterowe jest spolaryzo−

wane wstecznie, wykorzystujemy tylko

dwie końcówki, i taki sposób pracy nie

ma nic wspólnego z normalnym trybem

pracy tranzystora.

Przypomnę ci jeszcze raz te normalne

warunki pracy: dla tranzystora NPN napię−

cie bazy (mierzone w stosunku do emitera)

wynosi około +0,6V...+0,7V, złącze spolary−

zowane jest w kierunku przewodzenia i pły−

nie prąd bazy I B . Płynie też prąd kolektora

I C , a napięcie na kolektorze U C (też mierzo−

ne w stosunku do

emitera) również

jest dodatnie i wyno−

si od +0,1V do peł−

nego napięcia zasila−

jącego U 2 . Masz to

zaznaczone na ry−

sunku 23.

A co powiedzieć

o sytuacji z rysun−

ku 24, gdy w nor−

malnym układzie

pracy tranzystora

(NPN) napięcie bazy

Odwrotna polaryzacja

Uproszczony schemat zastępczy tran−

zystora z rysunku 12, zawierający diodę

i sterowane źródło prądowe, nie do koń−

ca oddaje właściwości tranzystora.

Znaczna część Czytelników sprawdza

tranzystory za pomocą omomierza wie−

dząc, że złącza baza−emiter i baza−kolek−

tor zachowują się jak diody. Rzeczywiście

w pewnych warunkach tranzystor można

traktować jako połączenie dwóch diod

według rysunku 19. Ale niestety, tranzys−

tora nie można wykorzystać jako dwóch

oddzielnych diod, i na przykład zrealizo−

wać za pomocą dwóch tranzystorów

mostka diodowego (rysunek 20). Tranzys−

tor to coś więcej, niż dwie diody. Zapa−

Rys. 19.

Rys. 20.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 3/98

Rys. 21.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: