Image145 (3)

b)

Pod lupą

przepływu prąciu. Dlatego też nazywane są tranzystorami komplementarnymi. Dia praktyka różnica między tranzystorami PNP i NPN polega na odwrotnej biegunowości napięć oraz odmiennym kierunku przepływu prądu, przy czym zawsze prąd emitera jest sumą prądu bazy i kolektora, jak pokazuje wcześniejszy rysunek 2. Większość przykładów w artykule dotyczy tranzystorów NPN dlatego, że są one nieco popularniejsze i lep sze od analogicznych PNP, a ich działanie jest łatwiej wyczuwalne intuicyjnie.

Warto wiedzieć, iż każdy tranzystorowy układ można zmienić na „odwrotny”. Trzeba tylko zamienić tranzystory NPN na PNP (i na odwrót) oraz zmienić kierunek włączenia wszystkich diod oraz kondensatorów elektrolitycznych. Rysunek 5 pokazuje prosty przykład. Wersja z tranzystorami NPN z rysunku 5a zostaje „odwrócona” według podanej reguły, do postaci jak na rysunku 5b, a potem schemat dla jasności zostaje bez jakichkolwiek zmian w układzie przerysowany w postaci (5c) czytelniejszej do analizy (na schemacie prądy „płyną” z góry do dołu - od „plusa” do „minusa”). Z uwagi na fakt, że często ujemna szyna zasilania pełni rolę masy, na koniec D3 zostaje przeniesiona w obwód dodatniej szyny zasilania, jak na rysunku 5d.

a)

Rys. 5

c)

d)

Błędne wyobrażenia

Niekiedy mówi się też, że tranzystor to sterowany prądem bazy rezystor o zmiennej war tości, jak pokazuje poglądowy rysunek 6a. Rysunek jest przekreślony, ponieważ takie wyobrażenie zamiast wyjaśniać, tylko wprowadza w błąd. Otóż narysowanie rezystora między kolektorem a emiterem sugeruje, że zgodnie z prawem Ohma o wartości prądu płynącego przez tranzystor oprócz prądu bazy decyduje też napięcie między kolektorem i emiterem. Tymczasem tak me jest: prąd kolektora praktycznie nie zależy' od napięcia Uch. Zawsze pamiętaj, że w normalnych warunkach pracy tranzystora o prądzie kolek tora decyduje tylko prąd bazy, a me napięcie Uib- Dlatego od początku przyzwyczajaj się do określenia, że tranzystor (bipolarny) lo źródło prądowe sterowane prądem bazy, jak

pokazuje rysunek 6b.

Ale oczywiście tranzystor nie tworzy „nowego prądu” z niczego. To tylko specyficzny sterowany zawór, w którym mały prąd bazy steruje dużo większym prądem kolektora - i dlatego mówimy o wzmacnianiu. Ale oba te prądy muszą pochodzić z zewnętrznego źródła energii lub dwóch źródeł, jak pokazuje rysunek 7.

Błędne wyobrażenia dotyczą też wzmacniania przebiegów zmiennych. Otóż tranzystor ze swej natury musi pracować przy prądzie stałym, a przynajmniej jednokierunkowym. Oznacza to, że nie może bezpośrednio wzmacniać przebiegów zmiennych - prąd w obwodzie bazy i kolektora może płynąc tylko w jednym kierunku. Jeśli jednak spoczynkowe prądy stałe będą modulowane (zmienne w czasie), możemy mówić o prądach zmiennych, bo przecież składowa zmienna wystąpi na tle składowej stałej prądu. Te prądy zmienne są w istocie zmianami, czyli wahaniami prądu spoczynkowego. Wtedy możemy mówić o wzmacnianiu prądu zmiennego, ponieważ małe zmiany prądu bazy powodują duże zmiany prądu kolektora - pokazuje to obrazowo rysunek 8

Rys. 7

b)

U

U

i/r

Podstawowy układ

pracy - OE

Często tranzystor jest tak włączony w obwód, że emiter jest niejako wspólny dla wejścia i wyjścia - mówimy o układzie o wspólnym emiterze (OE) - patrz rysunek 9. Jeśli nie ma prądu bazy, nie płynie też prąd kolektora -mówimy, że tranzystor jest zatkany (odcięty). Jak pokazuje rysunek lOa, przez rezystor obciążenia R prąd nie płynie, więc spadek napięcia na nim jest równy zeru. Między kolektorem a emiterem występuje pełne napięcie zasilania (Uce = Uzas).

Jeśli zgodnie z rysunkiem lOb w obwodzie bazy płynie niewielki prąd, a w kolekto-

rze płynie prąd mniej więcej p razy większy -mówimy, że tranzystor pracuje w zakresie dniowym.

Prąd bazy jako „czynnik sprawczy” wyznacza p razy większy prąd kolektora. Ten prąd kolektora wywołuje na rezystorze kolektorowym R spadek napięcia:

Dr = Ic * R

Zazwyczaj interesuje nas, jakie wtedy napięcie występuje między kolektorem a emiterem. Napięcie między kolektorem i emiterem należy obliczać okrężną droga: jest ono równe różnicy napięcia zasilania i spadku napięcia na rezystorze obciążenia R:

Uce ⁼ Uzas — Ur

czyli

Uce = Uzas - I_C*R

Zapamiętaj, że właśnie w ten sposób obliczamy napięcie kolektor-emiter w zakresie pracy liniowej, gdy prąd kolektora jest proporcjonalny do prądu bazy.

Zwróć uwagę, że w omawianym układzie prąd kolektora nie może dowolnie wzrastać, a ograniczeniem jest wartość rezystora R.

Rys. 9

Rys. 10

Elektronika dla Wszystkich Lipiec 2006 29